Es un excelente agente bactericida, microbicida y alguicida, además de respetuoso con el medio ambiente y se trata de un oxidante selectivo que ataca tanto las bacterias planctónicas, como sésiles, desinfecta superficies y reduce rápidamente las biopelículas que suelen formarse en las redes de distribución.

Es muy efectivo contra bacterias, esporas, virus y organismos patógenos resistentes, como es el caso de la Legionella, los quistes amébicos, quistes de Giardia, E. Coli, y Cryptosporidium y virus de la hepatitis, entre otros.

Es también un óptimo producto para el control de corrosión, incrustaciones y depósitos, de tuberías y tanques de almacenamiento, aumentando así su duración.

Se utiliza sobre todo en la desinfección de aguas potables, residuales e industriales, para el control del crecimiento de algas en los procesos industriales y para tratar el agua de los sistemas de refrigeración. El ClO2 es un fuerte oxidante, pero no clorante y por lo tanto, no suele producir cantidad de subproductos clorados por reacción con trazas de sustancias orgánicas (no forma trihalometanos).

En varios países como Estados Unidos, Alemania o Reino Unido, el dióxido de cloro es el sistema de desinfección más utilizado en aguas potables y la mayoría de los expertos reconocen que el ClO2 es actualmente el mejor desinfectante para este sector.