氯气加入水中之后，在几秒钟内很快水解而产生次氯酸，其反应如下：
次氯酸（HClO）在水中又部分地离解为：
氯的杀菌作用，主要是靠次氯酸（HClO）。由于次氯酸的分子量很小，是中性分子，它能很快扩散到带负电的细菌表面，并透过细菌的细胞壁而穿透到细菌的内部，以氯的强氧化作用来破坏细菌赖以生存的酶系统，从而阻止细菌吸收葡萄糖，停止新陈代谢，使细菌死亡，以达到杀生的目的。
次氯酸根（ClO－）是离子态的，也具有一定的杀生作用，但由于细菌表面带负电荷，因同性相斥而难以接近，故ClO－的杀生效果较差。
氯气的杀生效果还与水的pH值等有关，通常在pH值低时，效果比较好。
