Ključna razlika između klora i klorov dioksida je u tome što je oksidacijsko stanje atoma klora u kloru ili plinovitom kloru jednako nuli, dok je oksidacijsko stanje atoma klora u klorovom dioksidu +4. Nadalje, fizička razlika između klora i klor dioksida je u tome što je klor svijetlo žuto-zeleni plin s oštrim, nadražujućim mirisom, dok je klorov dioksid žut do crvenkast plin s oštrim mirisom.
I klor i klorov dioksid su plinoviti spojevi. Imaju različita kemijska i fizikalna svojstva, a time i različite primjene. Budući da je klor kemijski element 7. skupine, najčešće je oksidacijsko stanje -1. Međutim, atom klora u klorovom dioksidu ima +4 oksidacijsko stanje.
