Практически используются 2 из 9 радиоактивных изотопов — Cl38 и Cl36.
Изотоп Cl38 [Т=37,3 мин., β—1,11 (30,8%), 2,77 (15,8%), 4,81 (53,4%) Мэв, Y-кванты — 1,60 (43%), 2,12 (57%)]. Выпускается в виде газа, адсорбированного на угле.
В воде и почве Cl38 образуется из стабильного хлора под действием нейтронов ядерного взрыва; возникает в биологическом материале при облучении нейтронами, например с целью нейтронной активации. Из-за короткого периода полураспада находит ограниченное применение в изотопном методе, хотя жесткость излучения (до 5 Мэв) облегчает радиометрию этого изотопа.
Изотоп Cl36, напротив, обладает очень большим периодом полураспада (Т=3,1Х105 лет, β —0,71 Мэв), что затрудняет получение препаратов изотопа высокой удельной активности. С136 вводят в различные хлорсодержащие органические соединения, в частности в пестициды и другие яды, для изучения путей попадания ядов в организм насекомых, животных, превращения ядов в организме, механизма действия, скорости выделения, распространения в природе и других вопросов. NaCl36 служит для изучения так называемого хлорного пространства, т. е. объема организма, в котором распределяется введенный Cl36 в норме и при патологии, скорости выделения Cl36 из организма, механизма образования отеков и других вопросов водно-солевого обмена. Предельно допустимое количество Cl36 во всем теле 80 мккюри, эффективный период полураспада — 29 дней.