Diferența cheie între clor și dioxid de clor este că starea de oxidare a atomului de clor în clor sau gazul de clor este zero, în timp ce starea de oxidare a atomului de clor în dioxidul de clor este +4. În plus, diferența fizică dintre clor și dioxid de clor constă în faptul că clorul este un gaz galben-verde-pal cu un miros înțepător, iritant, în timp ce dioxidul de clor este un gaz galben până la roșiatic cu un miros acru.
Atât clorul, cât și dioxidul de clor sunt compuși gazoși. Au proprietăți chimice și fizice diferite și, prin urmare, aplicații diferite. Deoarece clorul este un element chimic din grupa 7, cea mai comună stare de oxidare a acestuia este -1. Cu toate acestea, atomul de clor din dioxidul de clor are starea de oxidare +4.