L'elettronegatività del cloro è 3,0, il che significa che ha un'elevata affinità per gli elettroni. Tuttavia, la differenza di elettronegatività tra cloro e cloro non è abbastanza grande da causare il trasferimento di elettroni. Di conseguenza, il legame tra gli atomi di cloro è covalente.
Il legame covalente in Cl2 è un legame singolo, il che significa che c'è solo una coppia di elettroni condivisa tra i due atomi. Questo legame è relativamente debole, motivo per cui Cl2 è un gas a temperatura ambiente.