在常用的消毒剂中，二氧化氯消毒剂因其高效和强力表现出独特优势。它在达到相同杀菌效果时所需的二氧化氯（ClO2）浓度最低，仅为氯（Cl2）的1/2，对异养菌的杀灭作用尤其显著。在地表水中的大肠杆菌杀灭效果，二氧化氯比氯高出5倍以上。对于孢子，二氧化氯的杀灭作用也比氯强。
二氧化氯溶于水后，其反应性极低，基本不会发生化学反应，也不形成二聚或多聚状态。在水中的扩散和渗透能力都远超氯，尤其在低浓度时效果更明显。比如，0.5ppm的二氧化氯仅需5分钟就能杀灭99%的异养菌，而相同浓度的氯杀菌率仅为75%。研究显示，0.5ppm的二氧化氯在12小时内仍能保持99%以上的杀菌率，长达24小时后杀菌率降至86.3%。
作为一种广谱灭菌剂，二氧化氯对各种水体病原微生物都有极好的杀灭效果，包括芽孢、病毒、铁细菌和真菌等。它还具有抗药性低的特点，对伤寒、甲肝、乙肝等疾病病毒有良好的杀灭作用。在病毒灭活方面，二氧化氯比O3和Cl2更有效，同时对蠕虫也有显著的杀灭效果。
二氧化氯是实际无毒的，急性经口毒性试验表明它对口腔、皮肤和头皮无害，遗传毒理学上也绝对安全。它不与水体中的有机物产生致癌物质，对高等动物细胞和染色体无害。在除藻、剥泥、防腐、抗霉等方面也表现出卓越性能，被世界卫生组织（WHO）定为AI级安全产品。
经过美国FDA和EPA的长期试验验证，二氧化氯消毒灭菌剂被广泛应用于饮水处理、医疗卫生、食品加工、防腐保鲜、污水处理等领域，被认为是氯系消毒剂的理想替代品，是国际公认的高效、安全的杀菌、清毒、除臭剂。
二氧化氯消毒剂是国际上公认的含氯消毒剂中唯一的高效消毒灭菌剂，它可以杀灭一切微生物，包括细菌繁殖体，细菌芽孢，真菌，分枝杆菌和病毒等，并且这些细菌不会产生抗药性。二氧化氯对微生物细胞壁有较强的吸附穿透能力，可有效地氧化细胞内含巯基的酶，还可以快速地抑制微生物蛋白质的合成来破坏微生物。