氯气在通常情况下表现为一种有强烈刺激性气味的黄绿色气体，属于有毒物质。
氯气的密度是空气密度的2.5倍，标况下的密度为3.21kg/m³。这意味着氯气比空气重，能沿地面扩散。
氯气具备易液化的特点，其熔沸点较低。在常温常压下，氯气的熔点为-101.00°C，沸点为-34.05°C。通过在常温下加压至600~700kPa或冷却至-34°C，氯气可以液化，形成液氯。
液氯的物理性质与氯气有所不同，但其化学性质与氯气基本相同。液氯是一种油状液体，可以在一定条件下由氯气转变而来。
氯气可溶于水，并且在常温下，1体积水可以溶解2体积氯气，形成氯水。氯水通常呈现黄绿色，具有较高密度，约为3.170g/L，比空气密度大。
氯气的相对分子质量为70.9（通常取值为71）。这一特性在化学反应中具有重要意义，能够帮助计算化学反应的比例。
氯气常温常压下为黄绿色气体,经压缩可液化为金黄色液态氯，是氯碱工业的主要产品之一，用作为强氧化剂与氯化剂。氯混合 5%（体积）以上氢气时有爆炸危险。氯能与有机物和无机物进行取代或加成反应生成多种氯化物。氯在早期作为造纸、纺织工业的漂白剂。