無水氯化鈣為白色多孔狀熔塊或顆粒。易潮解。熔點為782℃，密度為2.15g/cm3，沸點高于1600℃，易溶于水并放出大量的熱，也溶于乙醇和丙酮。常見的是六水合氯化鈣CaCl2·6H2O，無色三方晶體，易潮解，有苦咸味，密度1.71g/cm3，29.92℃溶于結晶水。加熱至30℃時失去四個分子水而成二水合物(CaCl2·2H2O)，系白色多孔而有吸濕性的固體，繼續加熱可生成一水合物。溫度高于200℃時，完全失水而成吸濕性很強的無水氯化鈣。氯化鈣跟氨反應生成氨合物CaCl2·8NH3。

二水氯化鈣和無水氯化鈣，其中每種的含量可分為3種，共6種。二水氯化鈣的3種為：二水片狀氯化鈣含量為70% min、72%min、74%min、77%min，二水粒狀氯化鈣含量為74%min、77%min，二水粉狀氯化鈣含量為74%min、77%min。無水氯化鈣的3種為：無水片狀氯化鈣含量為90%min；92%min、94%min；無水粒狀氯化鈣含量為90%min、92%min、94%min；無水粉狀氯化鈣的含量為90%min、92%min、94%min。