O dióxido de cloro (ClO2) é un gas amarelo-verde cun olor similar ao cloro cunha excelente capacidade de distribución, penetración e esterilización debido á súa natureza gasosa. Aínda que o dióxido de cloro ten o seu nome en cloro, as súas propiedades son moi diferentes, do mesmo xeito que o dióxido de carbono é diferente do carbono elemental. O dióxido de cloro foi recoñecido como desinfectante desde principios da década de 1900 e foi aprobado pola Axencia de Protección Ambiental dos Estados Unidos (EPA) e a Food and Drug Administration dos Estados Unidos (FDA) para moitas aplicacións. Demostrouse eficaz como axente antiinflamatorio, bactericida, funxicida e virucida de amplo espectro, así como desodorizante, e tamén capaz de inactivar as beta-lactamas e destruír os oxiuros e os seus ovos.

Aínda que o dióxido de cloro ten "cloro" no seu nome, a súa química é radicalmente diferente á do cloro. Cando reacciona con outras substancias, é máis débil e selectivo, o que lle permite ser un esterilizador máis eficiente e eficaz. Por exemplo, non reacciona co amoníaco nin coa maioría dos compostos orgánicos. O dióxido de cloro oxida os produtos en lugar de cloralos, polo que ao contrario do cloro, o dióxido de cloro non producirá compostos orgánicos que non conteñan cloro. O dióxido de cloro tamén é un gas amarelo-verde visible que permite medilo en tempo real con dispositivos fotométricos.

O dióxido de cloro úsase amplamente como antimicrobiano e como axente oxidante na auga potable, no proceso de aves de corral, nas piscinas e nos preparados para o enjuague bucal. Úsase para sanear froitas e verduras e tamén equipos para o procesamento de alimentos e bebidas e amplamente utilizado en laboratorios de investigación en ciencias da vida. Tamén se emprega na industria sanitaria para descontaminar cuartos, pastroughs, illadores e tamén como esterilizante para a esterilización de produtos e compoñentes. Tamén se usa extensivamente para branquear, desodorizar e desintoxicar unha gran variedade de materiais, incluíndo celulosa, pasta de papel, fariña, coiro, graxas e aceites e téxtiles.