No se ha confirmado la formación de tri- y tetrahidratos.[2] La forma anhidra es un sólido cristalino azul, el dihidrato es púrpura y el hexahidrato es rosa.El octaedro se completa con un par de ligandos acuo mutuamente trans.Si la presión parcial del vapor de agua está en equilibrio con el sólido, como en un contenido confinado pero no presurizado, la descomposición se produce a unos 115 °C, 145 °C y 195 °C, respectivamente.Por lo general, las soluciones acuosas diluidas de la sal se comportan como otras sales de cobalto(II), ya que estas soluciones están formadas por el [Co(H2O)6]2+ independientemente del anión.El hexahidrato y la sal anhidra son ácidos de Lewis débiles.Forma un complejo octaédrico con piridina (C5H5N):[11] CoCl2·6H2O + 4 C5H5N → CoCl2(C5H5N)4 + 6 H2O Con trifenilfosfina (P(C6H5)3), resulta un complejo tetraédrico: CoCl2·6H2O + 2 P(C6H5)3 → CoCl2[P(C6H5)3]2 + 6 H2O Las sales del complejo aniónico CoCl42- pueden prepararse utilizando cloruro de tetraetilamonio:[12] CoCl2 + 2 [(C2H5)4N]Cl → [(C2H5)4N)]2[CoCl4] El ion tetraclorocobaltato [CoCl4]2- es el ion azul que se forma al añadir ácido clorhídrico a las soluciones acuosas de cloruro de cobalto hidratado, que son de color rosa.La reacción del compuesto anhidro con ciclopentadienuro sódico da cobaltoceno Co(C5H5)2.Aunque rara vez se han producido intoxicaciones por compuestos de cobalto, su ingestión crónica ha causado graves problemas de salud a dosis muy inferiores a la letal.[21] En 2005-06, el cloruro de cobalto fue el octavo alérgeno más prevalente en las pruebas epicutáneas (8,4%).
Estructura de un complejo de coordinación de cobalto(IV) con el anión norbornilo
El color azul intenso de este gel de sílice indicador de humedad se debe al cloruro de cobalto. Cuando se hidrata, el color cambia a rosa claro/morado.