Lorsque le chlorure de calcium (CaCl2) est dissous dans l’eau, les molécules d’eau entourent et solvatent les ions calcium et chlorure. Les ions calcium chargés positivement (Ca2+) attirent les atomes d'oxygène chargés négativement des molécules d'eau, tandis que les ions chlorure chargés négativement (Cl-) attirent les atomes d'hydrogène chargés positivement des molécules d'eau. Cela entraîne la formation d’une sphère d’hydratation autour de chaque ion.

Les molécules d'eau dans la sphère d'hydratation sont maintenues en place par des forces électrostatiques et des liaisons hydrogène. La force de ces interactions détermine le degré d’hydratation. Les ions calcium sont plus fortement hydratés que les ions chlorure car ils ont une densité de charge plus élevée. Cela signifie que les ions calcium sont entourés d’un plus grand nombre de molécules d’eau que les ions chlorure.

L'hydratation du chlorure de calcium abaisse le point de congélation de l'eau et augmente le point d'ébullition de l'eau. En effet, les ions hydratés interfèrent avec la formation de cristaux de glace et de vapeur d'eau.