Wanneer calciumchloride (CaCl2) in water wordt opgelost, omringen en solvateren de watermoleculen de calcium- en chloride-ionen. De positief geladen calciumionen (Ca2+) trekken de negatief geladen zuurstofatomen van de watermoleculen aan, terwijl de negatief geladen chloride-ionen (Cl-) de positief geladen waterstofatomen van de watermoleculen aantrekken. Dit resulteert in de vorming van een hydratatiesfeer rond elk ion.

De watermoleculen in de hydratatiesfeer worden op hun plaats gehouden door elektrostatische krachten en waterstofbruggen. De sterkte van deze interacties bepaalt de mate van hydratatie. Calciumionen zijn sterker gehydrateerd dan chloride-ionen omdat ze een hogere ladingsdichtheid hebben. Dit betekent dat calciumionen omgeven zijn door een groter aantal watermoleculen dan chloride-ionen.

De hydratatie van calciumchloride verlaagt het vriespunt van water en verhoogt het kookpunt van water. Dit komt omdat de gehydrateerde ionen de vorming van ijskristallen en waterdamp verstoren.