二氧化氯有與氯氣相似的刺激性氣味，具有強烈刺激性，接觸后主要引起眼和呼吸道刺激，吸入高濃度可發生肺水腫，能致死，對呼吸道產生嚴重損傷，高濃度的本品氣體，可能對皮膚有刺激性。皮膚接觸或攝入本品的高濃度溶液，可能引起強烈刺激和腐蝕，長期接觸可導致慢性支氣管炎。