Chloor (Cl2) is een diatomisch molecuul, wat betekent dat het bestaat uit twee aan elkaar gebonden chlooratomen. De binding tussen deze atomen is een covalente binding, geen ionische binding. Bij een covalente binding worden elektronen gedeeld tussen atomen, terwijl bij een ionische binding elektronen van het ene atoom naar het andere worden overgedragen.

De elektronegativiteit van chloor is 3,0, wat betekent dat het een hoge affiniteit voor elektronen heeft. Het verschil in elektronegativiteit tussen chloor en chloor is echter niet groot genoeg om elektronenoverdracht te veroorzaken. Als gevolg hiervan is de binding tussen chlooratomen covalent.

De covalente binding in Cl2 is een enkele binding, wat betekent dat er slechts één elektronenpaar wordt gedeeld tussen de twee atomen. Deze binding is relatief zwak, daarom is Cl2 bij kamertemperatuur een gas.