有研究表明，虽然二氧化氯的稳定性与温度有直接的关系，存放在温度越低，稳定性越好，但是在非高温的条件下，温度对二氧化氯稳定性的影响并不明显。例如在32摄氏度条件下保存的二氧化氯溶液3日后的浓度仅比1摄氏度条件下的低2.54%，30天后相差7.7%，45天后差别也只有15.2%。可见，就二氧化氯对大肠埃希氏菌灭活的时间而言，温度对二氧化氯的稳定性的影响可以忽略不计。

温度对细菌灭活率的效应可以用二氧化氯的关系式的形式表示。其中，E表示活化能，R表示气体常数，E和R均为正数；当温度升高到一定程度，就达到同样灭活率所需的时间久减少了。

有研究结果表明，在同等条件下，当体系温度从20摄氏度降低到10摄氏度，二氧化氯对隐袍子冲的灭活率降低40%，这还与二氧化氯对贾第虫和病毒的灭活结果相类似。

一般来说，二氧化氯在水中几乎都以单分子型体存在，通过扩散吸附在细菌的表面，进入细胞后，通过氧化酶以及损伤细胞或抑制蛋白质的合成，达到灭菌的目的。温度升高以后，二氧化氯单分子型体在水中的扩散速度加快了，从而提高了灭菌能。

由Chick定律，温度的升高增大了灭活速度常数，从而提高了二氧化氯对大肠埃希菌的灭活效能。