無色立方結晶體，白色或灰白色，有粒狀、蜂窩塊狀、圓球狀、不規則顆粒狀、粉末狀。微毒、無臭、味微苦。吸濕性極強，暴露于空氣中極易潮解。易溶于水，20℃時溶解度為74.5 g/100g水，同時放出大量的熱（氯化鈣的溶解焓為-176.2cal/g），其水溶液呈微酸性。易溶于多種極性、質子性溶劑，20℃時在下列溶劑中的溶解度（g/100mL溶劑）：甲醇：29.2，無水乙醇：25.8，正丙醇：15.8，正丁醇：25.0，正戊醇：11.5，乙二醇：21.6（25℃），甲酸：43.1，乙酸：15.0（30℃），聯氨：16.0。但在偶極溶劑及低極性溶劑中，如乙醚、四氫呋喃等則僅微溶或難溶。與氨或乙醇作用，分別生成CaCl2·8NH3和 CaCl2·4C2H5OH絡合物。低溫下溶液結晶而析出的為六水物，逐漸加熱至30℃時則溶解在自身的結晶水中，繼續加熱逐漸失水，至200℃時變為二水物，再加熱至260℃則變為白色多孔狀的無水氯化鈣。水合氯化鈣加熱脫水過程中有部分發生水解反應，因而產物中常含有少量的CaO雜質。