Ngoài các chất độc hại, trong nước thải còn có vô số vi khuẩn, virus. Do đó, khử trùng bằng clo được sử dụng rộng rãi để tiêu diệt vi khuẩn và vi rút trong nước trong giai đoạn nước thải của nhà máy xử lý nước máy và nước thải.
Trong xử lý nước làm mát tuần hoàn công nghiệp, clo còn được dùng để khử trùng và loại bỏ tảo. Trong quá trình tuần hoàn nước làm mát, do sự bay hơi của một phần nước, các chất dinh dưỡng trong nước sẽ tập trung lại, vi khuẩn và các vi sinh vật khác sẽ sinh sôi với số lượng lớn và dễ hình thành cặn bẩn. Quá nhiều chất nhờn bẩn sẽ dẫn đến tắc nghẽn đường ống và ăn mòn.
Khử trùng bằng clo thường liên quan đến việc bơm clo vào nước để tiêu diệt vi khuẩn và các vi sinh vật khác, thường là trong clo đóng chai.
Để duy trì tác dụng diệt khuẩn, clo dư phải luôn được giữ ở mức {{0}},5 ~ 1mg/L trong nước thải và ở cuối mạng lưới cấp nước tại 0 0,05 ~ 0,1 mg/L.