乙烯直接氯化反应为放热反应 。氯气用路易斯酸FeCl3极化，极化后的氯离子作为一个亲电基团攻击乙烯的双键，形成氯阳离子化合物和四氯化铁负离子，然后四氯化铁负离子中的一个氯离子加到氯阳离子化合物的碳原子上，从而生成二氯乙烷。
乙烯直接氯化反应的主要副产物为一氯乙烷和1，1，2-三氯乙烷，反应方程式如下：
C2H4+HCl → C2H5Cl （1）
C2H4Cl2+Cl2→ C2H3Cl3+HCl （2）
