ClO2二氧化氯是透過其強烈的氧化還原作用來實現其強力制菌和消毒的效果，ClO2的氧化能力是氯氣的2.6倍.次氯酸鈉的2.8倍.雙氧水的1.3倍。
其強力的氧化還原作用能促使細菌、酵母菌、黴菌或病毒的蛋白質酪酸斷鏈而分解，但對動、植物細胞卻不會發生任何損害。
ClO2進行消毒時直接與細菌的細胞壁反應使細菌蛋白質變性與脂肪改變，使其失去活性(Inactive)，故不會產生抗藥性及細胞病變。
動物及人是屬於多細胞生物，不同於微生物單細胞，所以二氧化氯不會破壞動物及人的細胞組織，故二氧化氯對人或動物是很安全的。