Keskeinen ero kloorin ja klooridioksidin välillä on, että klooriatomin hapetustila kloorissa tai kloorikaasussa on nolla, kun taas klooriatomin hapetustila klooridioksidissa on +4. Lisäksi kloorin ja klooridioksidin fysikaalinen ero on se, että kloori on vaaleankelta-vihreää kaasua, jolla on pistävä, ärsyttävä haju, kun taas klooridioksidi on keltaista punertavaa kaasua, jolla on kirpeä haju.
Sekä kloori että klooridioksidi ovat kaasumaisia yhdisteitä. Niillä on erilaiset kemialliset ja fysikaaliset ominaisuudet ja siten erilaiset sovellukset. Koska kloori on ryhmän 7 kemiallinen alkuaine, sen yleisin hapetustila on -1. Klooridioksidin klooriatomilla on kuitenkin hapetusaste +4.
