二氧化氯對細胞壁有較好的吸附和透過性能，ClO2與微生物接觸釋放出新生態的氧及次氯酸分子而產生強大的殺菌消毒作用，這種強氧化作用主要表現對負電子或供電子的原子或基團進行攻擊，強行掠奪電子使微生物中的氨基酸氧化分解，抑制其生長并將其殺滅，從而達到消毒滅菌的目的。

　　在殺菌過程中蛋白質變性，對高等動物細胞基本上無影響，無氯的刺激性氣味。一般情況下，二氧化氯不和烷類生成氯化烷，與絕大多數脂肪族和芳香族的烴反應，不產生致癌的有機物三氯甲烷，其殘留物為水、微量氯化鈉和二氧化碳等無毒物質。