Se hidroliza fácilmente para formar oxicloruro de tántalo (V) (TaOCl3) y, finalmente, pentóxido de tántalo (Ta2O5); esto requiere que se sintetice y manipule en condiciones anhidras, utilizando técnicas sin aire.

La estructura dimérica se mantiene en disolventes no complejos y en gran medida en estado fundido.

Este monómero adopta una estructura trigonal bipiramidal, como la del PCl5.

El TaCl5 se purifica por sublimación para dar agujas blancas.

El TaCl5 es electrófilo y se comporta como un catalizador de Friedel-Crafts, similar al AlCl3.