क्लोरीन डाइऑक्साइड (ClO2) एक पीले-हरे रंग की गैस है जिसकी गंध क्लोरीन के समान होती है और इसकी गैसीय प्रकृति के कारण इसमें उत्कृष्ट वितरण, प्रवेश और नसबंदी क्षमता होती है। हालाँकि क्लोरीन डाइऑक्साइड के नाम में क्लोरीन है, लेकिन इसके गुण बहुत अलग हैं, ठीक वैसे ही जैसे कार्बन डाइऑक्साइड मौलिक कार्बन से अलग है। क्लोरीन डाइऑक्साइड को 1900 के दशक की शुरुआत से ही कीटाणुनाशक के रूप में मान्यता दी गई है और इसे कई अनुप्रयोगों के लिए अमेरिकी पर्यावरण संरक्षण एजेंसी (EPA) और अमेरिकी खाद्य एवं औषधि प्रशासन (FDA) द्वारा अनुमोदित किया गया है। इसे एक व्यापक स्पेक्ट्रम, सूजनरोधी, जीवाणुनाशक, कवकनाशक और विषाणुनाशक एजेंट के साथ-साथ दुर्गन्धनाशक के रूप में प्रभावी साबित किया गया है, और यह बीटा-लैक्टम को निष्क्रिय करने और पिनवर्म और उनके अंडों को नष्ट करने में भी सक्षम है।
हालाँकि क्लोरीन डाइऑक्साइड के नाम में "क्लोरीन" है, लेकिन इसका रसायन क्लोरीन से बिल्कुल अलग है। अन्य पदार्थों के साथ प्रतिक्रिया करते समय, यह कमज़ोर और अधिक चयनात्मक होता है, जिससे यह अधिक कुशल और प्रभावी स्टरलाइज़र बन जाता है। उदाहरण के लिए, यह अमोनिया या अधिकांश कार्बनिक यौगिकों के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है। क्लोरीन डाइऑक्साइड उत्पादों को क्लोरीनेट करने के बजाय उनका ऑक्सीकरण करता है, इसलिए क्लोरीन के विपरीत, क्लोरीन डाइऑक्साइड क्लोरीन युक्त पर्यावरण के लिए अवांछनीय कार्बनिक यौगिक नहीं बनाएगा। क्लोरीन डाइऑक्साइड भी एक दृश्यमान पीले-हरे रंग की गैस है, जिससे इसे फोटोमेट्रिक उपकरणों के साथ वास्तविक समय में मापा जा सकता है।
क्लोरीन डाइऑक्साइड का व्यापक रूप से पीने के पानी, पोल्ट्री प्रोसेस वॉटर, स्विमिंग पूल और माउथवॉश तैयारियों में एंटीमाइक्रोबियल और ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में उपयोग किया जाता है। इसका उपयोग फलों और सब्जियों और खाद्य और पेय प्रसंस्करण के उपकरणों को साफ करने के लिए किया जाता है और जीवन विज्ञान अनुसंधान प्रयोगशालाओं में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। इसका उपयोग स्वास्थ्य देखभाल उद्योग में कमरों, पासथ्रू, आइसोलेटर को कीटाणुरहित करने और उत्पाद और घटक नसबंदी के लिए एक स्टेरिलेंट के रूप में भी किया जाता है। इसका उपयोग सेल्यूलोज, पेपर-पल्प, आटा, चमड़ा, वसा और तेल, और वस्त्रों सहित विभिन्न प्रकार की सामग्रियों को ब्लीच, दुर्गन्ध और विषहरण करने के लिए भी किया जाता है।