分子式为CH2Cl2的二氯甲烷，其结构简式呈现为Cl-CH2-Cl，直观地展示了甲烷分子中的两个氢原子被氯原子所取代。这种化合物呈无色透明状，密度大于水，具有醚类般的气味和甜味，且不易燃烧。然而，当它与高浓度氧气混合时，可能会形成易爆炸的混合物。
在溶解性方面，二氯甲烷微溶于水，却能与众多有机溶剂混合互溶。它也能够与包括氯代溶剂在内的其他类型溶剂、二硫化碳、乙醚、乙醇等按任意比例混合溶解。二氯甲烷迅速溶解于酚、醛、酮、冰醋酸、磷酸三乙酯、甲酰胺、环己胺、乙酰乙酸乙酯等物质中。
关于二氯甲烷的燃烧性质，纯净的二氯甲烷并没有闪点。但是，当它与汽油、溶剂石脑油或甲苯混合时，所形成的混合物则不易燃烧。而当与丙酮或甲醇液体及固体以10:1的比例混合时，混合液则具有闪点。其蒸气与空气形成的混合物在一定浓度范围内（6.2%～15.0%体积）是易燃的。
在毒性方面，二氯甲烷是甲烷氯化物中毒性较低的一种，其毒性仅约为四氯化碳的0.11%。若二氯甲烷不慎直接接触眼睛，会引起疼痛感并具有腐蚀性。其蒸汽具有麻醉效果。在严重中毒情况下，迅速转移到新鲜空气环境中，多数中毒症状可得到缓解甚至消失，且不会造成持久性伤害。
