二氧化氯是一種廣效型的消毒劑，它對水中的病原微生物，包括病毒、芽子包、配水管網中的異養菌、硫酸鹽、還原菌及真菌等均有很高的殺滅作用。 二氧化氯殺滅病毒的作用比臭氣(O3)和氯有效。

在洪水期間，二氧化氯對水中柯薩奇(腸道)病菌、人類腸道病毒、皰疹病毒、新城病毒、噬菌體、牛痘病毒、脊髓灰質炎病毒等多種病毒，均有有效的殺滅效果。如使用0.02mg/L　的二氧化氯劑量，可在幾分鐘內將水中的病毒桿菌殺滅，功效與氯 較多。低劑量的二氧化氯還具有很強的殺蠕蟲效果，如使用0.5mg/L的二氧化氯劑量，便可將微生物甲殼類中的水生二節虱類殺滅，而使用氯殺滅則需 要6.0~7.0mg/L的劑量。

二氧化氯對水處理系統中的沈澱、澄清、過濾設備以及配水管網中的藻類異養菌、鐵細菌、硫酸鹽及還原菌等，都有較佳的殺滅功效。在水質處理設施內加入二氧化氯，亦能加強保障設施的運作。