FeCl3采用BI3结构，具有八面体Fe（III）中心和三配位氯化物配体。

FeCl3的熔点较低，沸点约为315°C。 蒸气由二聚体Fe2Cl6（与氯化铝相比）组成，该二聚体在较高温度下逐渐分解成单体，并与可逆分解竞争，生成FeCl2和Cl2。晶体在反射光下呈现深绿色，但在透射光下，它们呈现紫红色，因为其颜色取决于视角。