Galvenā atšķirība starp hloru un hlora dioksīdu ir tāda, ka hlora atoma oksidēšanās pakāpe hlora vai hlora gāzē ir nulle, bet hlora atoma oksidēšanās pakāpe hlora dioksīdā ir +4. Turklāt fiziskā atšķirība starp hloru un hlora dioksīdu ir tāda, ka hlors ir gaiši dzelteni zaļa gāze ar asu, kairinošu smaku, bet hlora dioksīds ir dzeltena līdz sarkanīga gāze ar asu smaku.
Gan hlors, gan hlora dioksīds ir gāzveida savienojumi. Viņiem ir dažādas ķīmiskās un fizikālās īpašības un tādējādi dažādi pielietojumi. Tā kā hlors ir 7. grupas ķīmiskais elements, visbiežāk tā oksidēšanās pakāpe ir -1. Tomēr hlora atomam hlora dioksīdā ir +4 oksidēšanās pakāpe.
