氯气的水溶液叫氯水，饱和氯水呈现黄绿色，具有刺激性气味。在氯溶于水时，一部分氯与水反应，形成次氯酸和盐酸。化学方程式：Cl2 + H2O = HCl + HClO
氯水 Cl2 + H2O = H+ + Cl- + HClO HClO分子的结构式为H-O-Cl(氧处于中心)。
一般可分为新制氯水和久制氯水：
新制氯水当中有氯离子、次氯酸根离子、氢离子、氢氧根离子、氯分子、水分子还有次氯酸分子。久制氯水由于次氯酸的见光分解，基本上可以看成是盐酸。
通常所说的氯水就是指新制氯水。由于含有多种物质，故其性质较复杂：对细菌有杀伤力，可用来杀菌消毒;具氧化性，有漂白能力;具有一定的酸性;在氯水中加入硝酸银溶液，有白色沉淀生成。氯水可以使蓝色石蕊试纸先变红色(酸性)后褪色(漂白)。需要注意的是：液氯和氯水是两种不同的物质。液氯是Cl2在加压或冷却时变成的液态Cl2，是纯净物;而氯水是氯气溶于水中形成的溶液，是混合物。