Chlordioxid ist ein sehr gutes Desinfektions-, Oxidations- und Desodorierungsmittel. Es hat eine wesentlich höhere Oxidationswirkung als Chlor und kann somit auch auf solche Substanzen, Bakterien, Sporen und Viren einwirken, die von Chlor nicht mehr angegriffen werden. Die sporizide und viruzide Wirkung von Chlordioxid ist bei gleicher Konzentration besser als die von Chlor.

Die Bildung unerwünschter bzw. schädlicher Trihalogenmethane (Haloforme) wird beim Einsatz von Chlordioxid vermieden. Unangenehme Geruchs- und Geschmacksstoffe im Wasser, die z. B. von Phenolen, Algen oder deren Zersetzungsprodukten herrühren, werden von Chlordioxid oxidiert und in geruchs- und geschmacksneutrale Stoffe umgewandelt. Im Gegensatz zu Chlor nimmt die Keimtötungsgeschwindigkeit von Chlordioxid mit steigendem pH-Wert nicht ab, sondern bleibt gleich. Mit Ammonium oder Aminoverbindungen geht Chlordioxid keine Reaktion ein. Dies ist ein wesentlicher Unterschied im Vergleich zu Chlor, das mit Ammonium Chloramine bildet, die einen negativen Einfluss auf die Desinfektion des behandelten Wassers haben. Chlordioxid ist im Wasser sehr beständig. Nach abgeschlossener Zehrung lässt sich ein Überschuss über längere Zeit aufrecht erhalten, so dass auch bei ausgedehnten Rohrnetzen und Behältern ein Überschuss gehalten werden kann und somit einer Wiederverkeimung des Wassers wirksam begegnet wird. 

Als Ausgangsmaterialien zur Herstellung von Chlordioxid werden Natriumchloritlösung und verdünnte Salzsäure eingesetzt. Die Umsetzung läuft nach folgender Reaktionsgleichung ab:

5 NaClO2 + 4 HCl = 4 ClO2 + 5 NaCl + 2 H2O
Natrium- + Salz- = Chlor- + Natrium- + Wasser
chlorit säure dioxid chlorid

Es entstehen Chlordioxid, Natriumchlorid (Kochsalz) und Wasser.