氯气是重要的基本化工原料，广泛用于化学、冶金、造纸、纺织、医药、石油等工业，以及饮水消毒、污水处理等方面。
据统计，20世纪90年代初期化学工业营业额的半数以上与氯有关；化学工业人员中有1/4左右从事与氯有关的活动。用于化学工业和医药工业的氯量约占其总产量的75％。1993年美国产量最大的50种化工产品中，氯的产量仅次于硫酸、氮气、氧气、乙烯、生石灰、氨气和氢氧化钠，居第8位。自从60年代以来，一个国家的氯产量常被看做是化学工业发展水平的重要标志。
在化学工业中，氯气主要用作有机和无机氯化物的制造、杀虫剂、溶剂、消毒剂、漂白剂和去污剂等。
在医药工业中，氯气常用于制药，常参与含氯基化合物的合成。
在城市自来水中，氯气主要用作自来水的消毒剂。虽然美国环保局因为有机氯化物的有害性建议大家不要使用氯气作为消毒剂，但是至今美国卫生界依然认为氯气是最经济、最有效的饮用水消毒剂。
在电子工业中，高纯氯气主要用于电子工业干刻、光导纤维、晶体生长和热氧化。干刻又叫干法蚀刻，是指气固反应，气相产物主要有GaCl2，AsCl2和氢气，使用氯气做等离子蚀刻时，通常采用5％的高纯氯气+95％的氦气。
