คลอรีนไดออกไซด์ (ClO2) เป็นก๊าซสีเหลืองอมเขียวที่มีกลิ่นคล้ายคลอรีน มีการกระจายตัว การแทรกซึม และความสามารถในการฆ่าเชื้อที่ดีเยี่ยมเนื่องจากมีลักษณะเป็นก๊าซ แม้ว่าคลอรีนไดออกไซด์จะมีคลอรีนในชื่อ แต่คุณสมบัติของมันก็แตกต่างกันมาก เช่นเดียวกับคาร์บอนไดออกไซด์ที่แตกต่างจากคาร์บอนธาตุ คลอรีนไดออกไซด์ได้รับการยอมรับว่าเป็นสารฆ่าเชื้อตั้งแต่ต้นทศวรรษปี 1900 และได้รับการรับรองจากสำนักงานปกป้องสิ่งแวดล้อมแห่งสหรัฐอเมริกา (EPA) และสำนักงานคณะกรรมการอาหารและยาแห่งสหรัฐอเมริกา (FDA) สำหรับการใช้งานหลายประเภท คลอรีนไดออกไซด์ได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีประสิทธิภาพในการเป็นสารต้านการอักเสบ ฆ่าเชื้อแบคทีเรีย ฆ่าเชื้อรา และฆ่าเชื้อไวรัสในวงกว้าง รวมถึงเป็นสารดับกลิ่น และยังสามารถทำลายเบต้าแลกแทมและทำลายทั้งพยาธิเข็มหมุดและไข่ของพยาธิได้อีกด้วย
แม้ว่าคลอรีนไดออกไซด์จะมีคำว่า “คลอรีน” อยู่ในชื่อ แต่คุณสมบัติทางเคมีของคลอรีนนั้นแตกต่างอย่างสิ้นเชิงจากคลอรีน เมื่อทำปฏิกิริยากับสารอื่น คลอรีนไดออกไซด์จะอ่อนลงและคัดเลือกได้ดีกว่า ทำให้มีประสิทธิภาพและประสิทธิผลในการฆ่าเชื้อมากกว่า ตัวอย่างเช่น คลอรีนไดออกไซด์จะไม่ทำปฏิกิริยากับแอมโมเนียหรือสารประกอบอินทรีย์ส่วนใหญ่ คลอรีนไดออกไซด์จะทำปฏิกิริยาออกซิไดซ์ผลิตภัณฑ์แทนที่จะทำให้คลอรีนเข้าไปอยู่ในผลิตภัณฑ์ ดังนั้น คลอรีนไดออกไซด์จึงไม่ก่อให้เกิดสารประกอบอินทรีย์ที่ไม่พึงประสงค์ต่อสิ่งแวดล้อมที่มีคลอรีน ซึ่งแตกต่างจากคลอรีน คลอรีนไดออกไซด์เป็นก๊าซสีเหลืองอมเขียวที่มองเห็นได้ ทำให้สามารถวัดได้แบบเรียลไทม์ด้วยอุปกรณ์โฟโตเมตริก
คลอรีนไดออกไซด์ถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในฐานะสารต้านจุลินทรีย์และสารออกซิไดซ์ในน้ำดื่ม น้ำที่ใช้ในการแปรรูปสัตว์ปีก สระว่ายน้ำ และน้ำยาบ้วนปาก นอกจากนี้ยังใช้ฆ่าเชื้อผลไม้และผัก ตลอดจนอุปกรณ์ในการแปรรูปอาหารและเครื่องดื่ม และใช้กันอย่างแพร่หลายในห้องปฏิบัติการวิจัยด้านวิทยาศาสตร์ชีวภาพ นอกจากนี้ยังใช้ในอุตสาหกรรมการดูแลสุขภาพเพื่อฆ่าเชื้อในห้องต่างๆ ทางผ่าน เครื่องแยก และยังเป็นสารฆ่าเชื้อสำหรับการฆ่าเชื้อผลิตภัณฑ์และส่วนประกอบอีกด้วย นอกจากนี้ยังใช้กันอย่างแพร่หลายในการฟอกสี ดับกลิ่น และล้างพิษวัสดุต่างๆ มากมาย เช่น เซลลูโลส เยื่อกระดาษ แป้ง หนัง ไขมันและน้ำมัน และสิ่งทอ