Trong PbCl2 rắn, mỗi ion chì được liên kết bởi 9 ion clorua nằm ở các đỉnh của lăng trụ tam giác và 3 nằm phía sau các tâm của mỗi mặt lăng trụ. 9 ion clorua không cách đều với nguyên tử chì trung tâm, 7 ở khoảng cách 280-309 pm và 2 ở khoảng cách 370 pm[3]. PbCl2 tạo thành các tinh thể hình kim trực thoi màu trắng. Chì(II) clorua có nhiều trong nhiều nguồn dự trữ nước tự nhiên, nhưng nó không an toàn cho người tiêu dùng và phải được lọc bỏ.

Các phân tử PbCl2 bay hơi có cấu trúc uốn cong có góc Cl-Pb-Cl là 98° và mỗi khoảng cách liên kết Pb-Cl là 2,44 Å[4]. PbCl2 như vậy được phát ra từ các động cơ đốt trong sử dụng các chất phụ gia ethylen clorua-tetraethyl chì cho mục đích chống hỏa hoạn.

Độ tan của PbCl2 trong nước thấp (10,8 g/L ở 20°C) và với các mục đích thực tế thì nó được coi là không hòa tan. Hằng số hòa tan của nó Ksp=1,7×10-4. Nó là một trong bốn clorua không hòa tan phổ biến, 3 clorua còn lại là bạc(I) clorua (AgCl) với Ksp = 1,8×10−10, đồng(I) clorua (CuCl) với Ksp = 1,72×10−7 và thủy ngân(I) clorua (Hg2Cl2) với Ksp = 1,3×10−18.[5][6]