Klorin dioksida (ClO2) adalah gas berwarna kuning kehijauan dengan bau yang mirip dengan klorin dengan kemampuan distribusi, penetrasi, dan sterilisasi yang sangat baik karena sifatnya yang berupa gas. Meskipun klorin dioksida mengandung klorin dalam namanya, sifat-sifatnya sangat berbeda, seperti karbon dioksida yang berbeda dari karbon unsur. Klorin dioksida telah dikenal sebagai disinfektan sejak awal tahun 1900-an dan telah disetujui oleh Badan Perlindungan Lingkungan AS (EPA) dan Badan Pengawas Obat dan Makanan AS (FDA) untuk banyak aplikasi. Telah terbukti efektif sebagai agen spektrum luas, anti-inflamasi, bakterisida, fungisida, dan virusida, serta penghilang bau, dan juga mampu menonaktifkan beta-laktam dan menghancurkan cacing kremi dan telurnya.
Meskipun klorin dioksida memiliki nama "klorin", kimianya sangat berbeda dari klorin. Saat bereaksi dengan zat lain, klorin dioksida lebih lemah dan lebih selektif, sehingga menjadikannya alat sterilisasi yang lebih efisien dan efektif. Misalnya, klorin dioksida tidak bereaksi dengan amonia atau sebagian besar senyawa organik. Klorin dioksida mengoksidasi produk daripada mengklorinasinya, jadi tidak seperti klorin, klorin dioksida tidak akan menghasilkan senyawa organik yang tidak diinginkan lingkungan yang mengandung klorin. Klorin dioksida juga merupakan gas berwarna kuning kehijauan yang terlihat sehingga dapat diukur secara langsung dengan perangkat fotometrik.
Klorin dioksida banyak digunakan sebagai antimikroba dan sebagai agen pengoksidasi dalam air minum, air olahan unggas, kolam renang, dan sediaan obat kumur. Klorin dioksida digunakan untuk mensanitasi buah dan sayuran serta peralatan untuk pengolahan makanan dan minuman dan banyak digunakan dalam laboratorium penelitian ilmu hayati. Klorin dioksida juga digunakan dalam industri perawatan kesehatan untuk mendekontaminasi ruangan, saluran masuk, isolator, dan juga sebagai sterilan untuk sterilisasi produk dan komponen. Klorin dioksida juga banyak digunakan untuk memutihkan, menghilangkan bau, dan mendetoksifikasi berbagai macam bahan, termasuk selulosa, bubur kertas, tepung, kulit, lemak dan minyak, serta tekstil.