El dióxido de cloro (ClO2) es un gas de color amarillo verdoso con un olor similar al cloro con excelentes capacidades de distribución, penetración y esterilización debido a su naturaleza gaseosa. Aunque el dióxido de cloro tiene cloro en su nombre, sus propiedades son muy diferentes, al igual que el dióxido de carbono es diferente al carbono elemental. El dióxido de cloro ha sido reconocido como desinfectante desde principios de la década de 1900 y ha sido aprobado por la Agencia de Protección Ambiental de los EE. UU. (EPA) y la Administración de Drogas y Alimentos de los EE. UU. (FDA) para muchas aplicaciones. Se ha demostrado su eficacia como agente antiinflamatorio, bactericida, fungicida y virucida de amplio espectro, así como como desodorante, y también capaz de inactivar betalactámicos y destruir tanto oxiuros como sus huevos.

Aunque el dióxido de cloro tiene "cloro" en su nombre, su química es radicalmente diferente a la del cloro. Al reaccionar con otras sustancias, es más débil y selectivo, lo que le permite ser un esterilizador más eficiente y eficaz. Por ejemplo, no reacciona con el amoníaco ni con la mayoría de los compuestos orgánicos. El dióxido de cloro oxida los productos en lugar de clorarlos, por lo que, a diferencia del cloro, el dióxido de cloro no producirá compuestos orgánicos indeseables para el medio ambiente que contengan cloro. El dióxido de cloro también es un gas de color amarillo verdoso visible que permite medirlo en tiempo real con dispositivos fotométricos.

El dióxido de cloro se usa ampliamente como antimicrobiano y como agente oxidante en agua potable, agua de proceso avícola, piscinas y preparaciones para enjuagues bucales. Se utiliza para desinfectar frutas y verduras y también en equipos para el procesamiento de alimentos y bebidas y se utiliza ampliamente en los laboratorios de investigación de ciencias biológicas. También se emplea en la industria del cuidado de la salud para descontaminar habitaciones, pasadizos, aisladores y también como esterilizante para la esterilización de productos y componentes. También se usa ampliamente para blanquear, desodorizar y desintoxicar una amplia variedad de materiales, que incluyen celulosa, pulpa de papel, harina, cuero, grasas y aceites, y textiles.