Perbezaan utama antara klorin dan klorin dioksida ialah keadaan pengoksidaan atom klorin dalam klorin atau gas klorin adalah sifar sedangkan keadaan pengoksidaan atom klorin dalam klorin dioksida adalah +4. Selanjutnya, perbezaan fizikal antara klorin dan klorin dioksida adalah bahawa klorin adalah gas kuning-hijau pucat dengan bau yang menyakitkan, menjengkelkan sedangkan klorin dioksida adalah gas kuning hingga kemerahan dengan bau yang tajam.
Klorin dan klorin dioksida adalah sebatian gas. Mereka mempunyai sifat kimia dan fizikal yang berbeza dan dengan itu, aplikasi yang berbeza. Oleh kerana klorin adalah unsur kimia kumpulan 7, keadaan pengoksidaan yang paling biasa adalah -1. Walau bagaimanapun, atom klorin dalam klorin dioksida mempunyai keadaan pengoksidaan +4.
