氯气是黄绿色的气体。在大气压下，温度0℃时，每升重3.214g，其密度（质量）约为空气的2.5倍；在－34.03℃时，为液态；常温下，加压到0.6～0.8MPa亦为液态，此时每升重1468.41g，约为水重的1.5倍。因此，同样重量的氯气与液氯相比，体积相差456倍，故常使氯气液化，便于灌瓶、贮藏和运输。

氯气是具有强烈刺激性的窒息性气体，对人体有害，尤其对于呼吸系统及眼部黏膜伤害很大，可引起气管痉挛和产生肺气肿，使人窒息而死亡。氯气含量到3.5mg/L时，就可以使人嗅到气味，14.0mg/L时，咽喉会疼痛，20.0mg/L时，引起气呛，当50.0mg/L时就会发生生命危险，再高时会引起死亡。生产环境的空气中最高允许含量为1mg/m³。

氯气能溶于水，溶解度随水温升高而降低。在101.325kPa（760mmHg）压力下氯的溶解度与水温的关系如下表：

氯在水中的溶解度^［58］单位：g/100gH₂O

氯的饱和溶液在温度低于9.6℃时，Cl₂和H₂O生成固态水合物Cl₂·8H₂O，称为氯冰，会使管道堵塞。因此氯水温度应保持10℃以上，一般为10～27℃。