Chlordioxid kommt sowohl in Trinkwasseraufbereitungsanlagen als auch bei der Abwasserreinigung als Desinfektionsmittel zum Einsatz und wird aufgrund der größeren Effektivität reinem Chlor vorgezogen. Chlordioxid hat im Vergleich zu Chlor eine etwa 2,5 fach stärkere Desinfektionswirkung und kann somit auch auf Stoffe einwirken, die von HOCl nich angegriffen werden. Unangenehme Geruchs- und Geschmacksstoffe im Wasser die z. B. von Phenolen, Algen oder Zersetzungsprodukten stammen, werden von Chlordioxid oxidiert und in geruchs- und geschmacksneutrale Stoffe umgewandelt. Die geruchs- und Geschmacksgrenze con Chlordioxid ist etwa 4mal höher als die von Chlor. Dadurch tritt bei mit Chlordioxid behandelten Wässern eine Qualitätsverbesserung ein.  Die Keimtötungsgeschwindigkeit von Chlordioxid nimmt im Gegensatz zu Chlor mit steigendem pH-Wert zu. Chlordioxid ist bim Wasser gut beständig. Je Beschaffenheit des Rohwassers dürfen bis zu 0,4 mg/l ClO2 zugesetzt werden. Nach Abschluss der Aufbereitung müssen 0,05 mg/l nachweisbar sein (Grenzwert 0,2 mg/l)