1774年C.W.舍勒曾通过盐酸与二氧化锰的反应制得一种黄绿色的气体氯，但是因为这种气体溶于水形成盐酸，而当时普遍认为酸中必含有氧，而且氯水也会放出氧气，C.-L.贝托莱错误地认为这种黄绿色的气体是盐酸和氧的加合物。H.戴维做了许多实验，都未能从氯气中分解出氧气，1810年他正式提出氯气是一种化学元素，并命名为chlorine。元素英文名来源于希腊文chlöros，原意为“黄绿色”。

氯在地壳中的含量为0.0145%，除了火山气体中含有微量氯气外，自然界几乎不存在游离状态的氯，它大多以氯离子的状态存在于化合物中。由于无机氯化物大多溶于水，所以氯最大量地存在于海水中，每千克海水中约含18.97克氯离子（相当于3%氯化钠）。有些地方海水干涸，就形成丰富的岩盐。中国青海盐湖和四川井盐卤水中都含有大量的氯化物。天然存在的氯是由两种稳定同位素组成的，即氯-35（75.53%）和氯-37（24.47%）。重要的人工放射性同位素有：氯-34（半衰期1.528秒），氯-36（半衰期3.02×10⁵年）和氯-38（半衰期37.29分）。

氯单质为黄绿色气体，有窒息性气味；熔点-101.5℃，沸点-34.04℃，气体密度3.209克/升（0℃）。20℃时1体积水可溶解2.15体积氯气，所得溶液称为氯水。在低于10℃的氯饱和的水中，可析出固态水合物Cl₂·6H₂O和Cl₂·8H₂O。

氯原子的电子组态为[Ne]3s²3p⁵，氧化态-1、+1、+3、+4、+5、+6、+7。单质氯（即氯气）非常活泼，湿的氯气比干的氯气更活泼。氯获得1个电子后变成-1氧化态的氯离子。氯气有强氧化性，能与大多数金属和非金属元素直接化合生成氯化物。例如，氯气与磷直接反应可得到三氯化磷和五氯化磷，与硫反应生成二氯化硫、二氯化二硫、四氯化硫等。氯气与金属反应生成的多数金属氯化物是离子型化合物，如氯化钠、氯化钙等。但也有很多高价金属氯化物，如四氯化钛、四氯化锡是液态的共价化合物。通过间接方法，氯也可以与氧、氮、碳生成化合物，如氧化物Cl₂O、ClO₂、Cl₂O₆和Cl₂O₇等。氯也能和化合物反应，例如，与有机化合物进行取代反应或加成反应；高温下与某些金属氧化物反应（需要有碳参与）生成无水氯化物；与溴化物和碘化物反应，分别置换出溴和碘；溶于水并部分发生歧化反应生成次氯酸和盐酸，也可部分氧化产生氧气。因此，氯水中除含有氯以外，还含有次氯酸、盐酸和氧。氯气可以和氨反应生成三氯化氮，与二硫化碳反应生成四氯化碳等。

在氯的含氧酸中，氯呈正氧化态。氯的这种电正性倾向只在氯与氧或氟所形成的化合物中才能显示出来，这是因为氧或氟的电负性比氯更大。氯的正氧化态主要有+1、+3、+5和+7，对应于次氯酸根ClO^-、亚氯酸根、氯酸根和高氯酸根离子中的氯。

在工业上，大量的氯气是由氯碱工业电解食盐水制备，同时得到氢氧化钠；另一种方法是电解熔融的氯化镁、氯化钠、氯化锂制取金属镁、钠、锂时得到氯作为副产物；少量的氯可由氧化有机合成工业的副产物氯化氢得到。在实验室里，常用二氧化锰等氧化剂与浓盐酸反应制取氯气；其他氧化剂如高锰酸钾、重铬酸钾、氯酸钾和次氯酸钠等也能与盐酸反应制备氯气。

氯气的产量是工业发展的一个重要标志。大量的氯消耗在化学工业尤其是有机合成工业中，以生产塑料和合成橡胶等，如聚氯乙烯塑料和氧化丙烯制聚酯塑料等。也用于染料、溶剂及其他化学制品或中间体的制备，并用作造纸、纺织工业上的漂白剂。氯气还用于饮用水的消毒，从海水或盐水中提取溴，制氯氟烃（CFC）、杀虫剂和合成药物等。

氯气具有窒息性臭味，对眼和呼吸系统都有刺激作用，每升大气中含有2.5毫克的氯气时，即可在几分钟内使人死亡。长期吸入少量氯气可导致面部呈淡绿色，引起支气管发炎；吸入大量的氯气，可发生严重的咳嗽、呼吸道发炎甚至窒息。在空气中，通常可允许的游离氯最高浓度为0.001毫克/升。