Mientras que el dióxido de cloro tiene cloro en su nombre, su química es dramáticamente diferente de cloro (Cl2). Una de las propiedades más importantes de dióxido de cloro que lo diferencia de cloro es su comportamiento cuando se coloca en agua. El cloro sufre hidrólisis, o reacciona, cuando se coloca en agua para formar ácidos hipocloroso y clorhídrico. El dióxido de cloro no se hidroliza y sigue siendo un gas verdaderamente disuelto en agua