氯是一种强烈的刺激性气体，易溶于水。主要作用于气管、支气管、细支气管，也可作用于肺泡。
氯气对人体的急性毒性与空气中氯气的浓度有关。氯的嗅阈和刺激阈在0.06~5.80mg/m3范围内。
低浓度(如1.5~90.0mg/m3)时仅侵犯眼和上呼吸道，对局部黏膜有烧灼和刺激作用。
高浓度或接触时间过长（如120~180mg/m3时，接触30~60分钟），可侵入呼吸道深部。氯气吸入后与呼吸道黏膜的水作用生成次氯酸和盐酸，从而产生损害作用。因为生物体内不具备将次氯酸再分解为氯化氢和新生态氧的能力。氯化氢可使上呼吸道黏膜水肿、充血和坏死；次氯酸可透过细胞膜，破坏膜的完整性、通透性以及肺泡壁的气-血、气-液屏障，引起眼、呼吸道黏膜充血、炎性水肿、坏死，
高浓度接触时可致呼吸道深部病变形成肺水肿。次氯酸还可与半胱氨酸的巯基起反应，抑制多种酶活性。
吸入高浓度氯气（如3000mg/m3)还可引起迷走神经反射性心脏停搏或喉痉挛，出现电击样死亡。