常温常压下为无色透明或者黄色液体，能溶解于常见的有机溶剂例如二甲亚砜，甲醇，二氯甲烷以及乙酸乙酯等。但是氯甲基氯磺酸酯遇水会发生水解反应生成相应的磺酸类化合物。甲基氯磺酸酯类化合物包括氯甲基氯磺酸酯和甲基二氯磺酸酯，是一类重要的有机合成中间体和一种新型高效、安全的锂电池的电解液。氯甲基氯磺酸酯可用于制药行业中原料药的合成与制备，在不生成致癌的双（氯甲基）酯（bis(chloromethyl)ether）的情况下，用于Fmoc保护的氨基酸的氯甲基化反应，进而用于合成制备氨基酸类生物活性分子。1)在-50～40℃的条件下，在催化剂碳酸盐、含饱和烃基地碳酸酯、硼酸盐、含饱和烃基的硼酸酯存在下，液体三氧化硫与二氯甲烷反应 1～24小时，生成氯甲基氯磺酸酯和甲基二氯磺酸酯的混合物；

2)将碳酸钠或碳酸钠水溶液投入上述步骤1)所得的混合物中，除去过量的三氧化硫和吸湿产生的硫酸，使反应继续进行；

3)将碳酸氢钠或碳酸氢钠水溶液投入到上述步骤2)所得的混合物中，完全除去过量的三氧化硫和吸湿产生的硫酸，静置分层，取上层有机层干燥除去溶剂，减压蒸馏，分别得到氯甲基氯磺酸酯和甲基二氯磺酸酯。