二氧化氯的化学式为ClO2，它的杀菌机理有下列三种：
1）与氨基酸类的半胱氨酸（cysteine）、色氨酸（tryptophan）及酪氨酸（tyrosine）反应，但并不与病毒性的核糖核酸（RNA）反应。
2）改变病毒壳体蛋白(viralcapsidproteins)与类脂（lipids）合成，破坏病毒生存环境，杀菌效果显著。
3）增加对细菌/病毒的细胞外膜的渗透性。
外国知名学者道格拉斯·霍金等人曾对臭氧、二氧化氯、氯及氯胺这4种消毒剂进行研究，发现消毒效率：臭氧>二氧化氯>氯>氯胺；稳定性：氯胺>二氧化氯>氯>臭氧。
综合以上两点，二氧化氯消毒具有比较好的效果和广泛的用途。
使用二氧化氯消毒之主要优点在于它与反应的pH无关。与纯氯比较而言，二氧化氯在pH5-9之间会以相同的速率使引起疾病的微生物丧失活性。在池塘pH值6.5-9的范围内，二氧化氯有着稳定的杀菌效率，这是其它消毒剂无法比拟的优势。
