研究发现不同光源对气体二氧化氯光降解速率的影响不同，自然光下的降解速率≥日光灯的降解速率，通过分析气体二氧化氯光照后的气样的红外光谱可以得出，气体二氧化氯的降解产物有Cl2、Cl2O4、Cl2O6和 Cl2O5，同时通过进一步分析还可以得出气体二氧化氯具有光化学反应的特点，由此推出气体二氧化氯的光降解反应过程可能与其光化学反应过程类似，是一个复杂的链反应的过程，它分为初级过程和次级过程两部分。
初级反应过程是：
OClO + hv→ClO+O
此外还有一种反应途径：
OClO + hν →ClOO→Cl+O2
次级反应是含有原子、自由基以及它们与分子之间的相互作用，可能是通过下面的一系列链反应来解释的，这个主要的过程是在 ClO2过量的情况下包括反应中的快速反应，以及基态的氧原子和过量的 ClO2的反应：
OClO + O→ClO3
在 ClO2过量的情况下，发生了上述化学反应，这说明了中间产物三氧化氯的存在：
OClO + ClO→ClOClO2
ClO3 + ClO→Cl2O4
ClO3+OClO→Cl2O5
2 ClO3DCl2O6
其后，氯原子参与了支链反应的发生：
Cl+ClO2→2ClO
Cl+ClO2→Cl2+O2
从气体二氧化氯的光降解反应过程也可以看出，气体二氧化氯光降解的产物除了有产生 Cl2外，还产生 Cl2O4和 Cl2O6，并且还产生一些中间产物 Cl2O5，从而导致气体二氧化氯的杀菌消毒效果降低。