A klórgáz mérgező, és az expozíció krónikus, sőt halálos betegséghez vezethet. A klórgáz mérgező hatásának megértése fontos a megelőző intézkedések és az ember felismerése esetén. A gáznak való kitettség általában ipari környezetben történik, de a vegyszeres kiömlések, a hulladéklerakók és a mérgező hulladékok bárkit is ki tudnak téve a mérgező gáznak.
Légúti traktus irritáló
A klórgáz nagyon veszélyes a légutakra. A klórgáz nagy koncentrációban történő belégzése folyékony klórcseppeket eredményez a szervezetbe. Ez hörghurutot és folyadékot okozhat a tüdőben, vagy tüdőödémát okozhat. A gáz akut mennyisége két napos periódus alatt tüdőödéma kialakulását eredményezi. Az expozíció más, nem halálos tüneteket is okozhat, mint például köhögés, légzési nehézség és mellkasi szorítás. A hányás, a vér kiköpése, a bőr elszíneződése további tünetek. A reaktív légúti diszfunkció szindróma szintén asztmaszerű reakciókat eredményezhet.
Szemirritáló
A gáznak a szembe jutása súlyos reakciót okoz. Égés, szúrás és irritáció röviddel ezután következik be. A szem vörössége a klórgáznak való kitettséggel járó gyakori tünet. A klórgáz nagy koncentrációjának következtében a szemek megnedvesednek. A klór gáz formájában kevésbé mérgező, mint folyékony formájában. A gázban lévő klór folyékony részecskéi állandó szemkárosodást okozhatnak, beleértve a szem fagyását, a szem első és második fokú égési sérüléseit és vakságot.
Száj és torok irritáló
A klórgáz expozíció a szájban és a torokban köhögést, torok és szájszárazságot okoz. A légzési nehézség és a krónikus köhögés csak nagy klórgáz koncentráció esetén eredményez. Hosszú expozíció után nagy koncentrációban fejfájás, hányás és ájulás jelentkezik.
Bőrirritáló
A klórgáznak kitett bőr megfagyhat. A gáz beolvad a bőrsejtekbe és az epidermális réteg alá. A tünetek közé tartozik a szúrás és a viszketés. Zsibbadás alakul ki a kitett és érintett bőr körül. Súlyos expozíciós esetekben a gáz égő érzést és végül szöveti halált okoz. Ha a bőrsejtek túlélik a kezdeti vagy krónikus klórgáz-expozíciót, az sárga vagy viaszos megjelenést nyerhet.