目前，有关二氧化氯与锰离子的反应原理有两种说法：

一种说法是二氧化氯与锰离子反应是两个过程共同作用的结果：

二氧化氯与锰离子首先生成亚氯酸根离子，即：

2ClO₂+Mn²⁺ +2H₂O→MnO₂+2ClO₂^-+4H⁺ (1)

亚氯酸根离子与二价锰离子反应生成二氧化锰，即：

ClO₂^-+2 Mn²⁺+2H₂O→2MnO₂+Cl^-+4H⁺ (2)

总反应方程式为：

2ClO₂+5 Mn²⁺+6 H₂O = 5 MnO₂+12HCl

另一种说法认为是(1)式单一作用的结果，有学者通过试验认为主要起作用的是第一种说法，但是第二种说法有一定的作用。如果第一种说法正确，那么理论上去除1 mg Mn²⁺需要的二氧化氯的量为2.43 mg；如果第二种说法正确，理论上去除1 mg Mn²⁺需要的二氧化氯的量为0.5 mg。而在试验过程中得出的结论是去除1 mg Mn²⁺需要的二氧化氯的量为2 mg。有人认为得出这种结论的原因是生成的二氧化锰对锰离子有吸附的作用导致了二氧化氯的用量比理论值要小。但在以高锰酸钾为氧化剂的试验中发现在往水中投加小于2 mg／L时实际出水值与理论出水值没有太大的差别，这说明在氧化剂投加量很低时二氧化锰对Mn²⁺的吸附不太明显，当二氧化氯投加量大于2 mg／L时，有较多的二氧化锰生成时二氧化锰对Mn²⁺的吸附才会有明显的出现。而在以二氧化氯为氧化剂时，实际去除1 mg Mn²⁺所需的二氧化氯的质量约为2 mg，氧化剂投加量小于2 mg／L时也会出现实际出水值小于理论出水值，且经过理论计算1 mg高锰酸钾与锰离子反应生成的二氧化锰的质量要大于1 mg二氧化氯与锰离子反应生成的二氧化锰的质量。由此可以说明，在二氧化氯与Mn²⁺反应时，ClO₂^-也起到了一定的作用，但ClO₂^-与锰离子反应是很缓慢的。