Freies Chlor bezieht sich auf Chlor, das in Form von unterchloriger Säure (HOCl) oder Hypochlorit (OCl-)-Ionen vorliegt. 

Wenn der Chlorbedarf des Wassers gedeckt ist, steht das verbleibende freie Chlor zur Oxidation von Verunreinigungen zur Verfügung, was mit einem Sensor für freies Chlor gemessen wird. Wie alle Halogene ist auch Chlor ein hochreaktives Element. 

In Lösung kann Chlor in vielen verschiedenen molekularen Formen vorkommen. Wenn Chlor dem Wasser zugesetzt wird, reagiert es mit organischen Materialien und Metallen und bildet gebundenes Chlor. Da das gebundene Chlor nicht zur Desinfektion zur Verfügung steht, wird dieser Effekt als Chlorbedarf des Wassers bezeichnet.