二氧化氯的分解受多種因素影響，包括溫度、光照、溶液的pH值等。
在氣態狀態下，二氧化氯在30°C時以一定速率分解，而在50°C時則會發生爆炸性分解。陽光直射、電火花、輻射或接觸某些物質（如木炭、硫磺、磷、鐵鏽、油類、布、橡膠等）也可能引起二氧化氯分解。在水溶液中，二氧化氯的分解速度受pH值影響，分解速度隨著pH值的提高而增加。例如，在pH值低於1.94的情況下，二氧化氯分解生成氯酸、次氯酸和氫離子；在pH值在1.94到7.4之間時，分解生成氯酸鹽、亞氯酸鹽和氫離子；而在pH值高於7.4的情況下，分解生成氯酸鹽、次氯酸鹽和水。此外，常光也可能導致二氧化氯分解。
總的來說，為避免二氧化氯分解，應存儲在陰涼、避光的環境中，並注意避免接觸可能引起分解的物質。