Dwutlenek chloru – ClO₂ jest jednym z bardziej selektywnych utleniaczy. Występuje w postaci płynnej jako roztwór wodny o stężeniu 2 ÷ 4 g ClO₂/l. Może być wytwarzany bezpośrednio na miejscu w metodzie chloryn – chlor gazowy lub chloryn – kwas solny jak również roztwarzany z formy ustabilizowanej. Dwutlenek chloru w porównaniu do klasycznych dezynfekantów charakteryzuje się wysoką skutecznością dezynfekcji, działaniem w szerokim zakresie pH, brakiem reaktywności z amoniakiem, brakiem tworzenia THM. Ponadto dezynfekcja wody dwutlenkiem chloru wymaga krótszego czasu kontaktu (trzy razy krótszy w stosunku do chloru) oraz dłuższą stabilnością i działaniem, co jest szczególnie istotne np. przy rozległych, rozbudowanych sieciach wodociągowych. Dodatkowo środek ten nie pogarsza znacząco właściwości organoleptycznych dezynfekowanej wody.

Dwutlenek chloru jest zalecany szczególnie do dezynfekcji wód powierzchniowych, tam gdzie występują substancje humusowe. Wykorzystywany jest także do zapobiegania przed rozwojem legionelli, ośliczki, dezynfekcji chłodni i grzybów.