氯化橡膠通常使用氯氣與天然橡膠進行氯化反應而得，因為天然橡膠的基本結構單元是異戊二烯，其化學式為(C5H12)，在它的分子結構中具有碳氫鍵和2個不飽和雙鍵，因此在催化劑作用下，碳氫鍵上的氫原子易被活潑的氯原子取代，同時放出氯化氫。

    其氯化機理非常復雜。最基本的反應方式是游離基取代反應和親電加成反應，此外還有氯化氫加成反應、消除反應和環化反應等。反應大致可分為以下3個階段：

    (C10H16)n + 2nCl2 → (C10H14Cl2)n + 2nHCl

    (C10H14Cl2)n + 2nCl2 → (C10H13Cl5)n + nHCl

    (C10H13Cl5)n + 2nCl2 → (C10H11Cl7)n + 2nHCl

    其總反應可歸結為：

    (C10H16)n + 6nCl2 → (C10H11Cl7)n + 5nHCl