分子构形为四面体，其中O-V-Cl键键角为111°，Cl-V-Cl键键角为108°，V-O键和V-Cl键健长分别为157pm和214pm。其结构图见图片“三氯氧钒球棍模型”。 三氯氧钒球棍模型
密度：1.84g/cm3
熔点：-77℃
沸点：126-127℃
折射率：1.6300
外观：黄色液体
溶解性：易溶于水、甲烷和乙醚，溶于四氯化碳、四氯化钛、四氯化锡、三氯化磷、三氯氧磷、三氯化砷及三氯化锑等许多物质[1]
水解和醇解
三氯氧钒在水中会迅速水解为五氧化二钒和盐酸：
2VOCl3 + 3H2O → V2O5 + 6HCl
互换成其他V-O-Cl化合物
VOCl3也可用于合成VOCl2：
V2O5 + 3VCl3 + VOCl3 → 6VOCl2
一氯二氧钒可以由三氯氧钒和Cl2O的反应制备：
VOCl3 + Cl2O → VO2Cl + 2Cl2
大于180°C时，VO2Cl分解为V2O5和VOCl3。同样，VOCl2也可分解为VOCl3和VOCl。
加合物
VOCl3是一种强路易斯酸，其趋向于与乙腈、胺等各种碱基形成加合物。在形成的加合物中，钒会由原先的V4几何四面体变为V6八面体：
VOCl3 + 2 H2NEt → VOCl3(H2NEt)2
VOCl3用于烯烃聚合
VOCl3在制备乙丙橡胶（实三元乙丙橡胶，EPDM）的反应中可用作催化剂或预催化剂。
以五氧化二钒和活性炭为原料，通入氯气进行氯化反应可以制得三氯氧钒。所用反应管为内径25mm、长700mm的规格，因常温下VOCl3是液体，故反应管出口部位要向下弯曲，连接水冷冷凝器并安装磨口的支管烧瓶作为VOCl3的接受器。[2]
疏水参数计算参考值（XlogP）：无
氢键供体数量：3
氢键受体数量：1
可旋转化学键数量：0