Основната разлика между хлора и хлорния диоксид е, че степента на окисление на хлорния атом в хлор или хлорен газ е нула, докато степента на окисление на хлорния атом в хлорния диоксид е +4. Освен това физическата разлика между хлора и хлорния диоксид е, че хлорът е бледо жълто-зелен газ с остра, дразнеща миризма, докато хлорният диоксид е жълт до червеникав газ с едър мирис.
Както хлорът, така и хлорният диоксид са газообразни съединения. Те имат различни химични и физични свойства и по този начин различни приложения. Тъй като хлорът е химичен елемент от група 7, най-честото състояние на окисление е -1. Въпреки това хлорният атом в хлорния диоксид има +4 степен на окисление.
