Хорошо растворим в воде, этаноле, ацетоне. Не растворяется в диэтиловом эфире. При растворении в воде слабо гидролизуется. Из водных растворов при температуре ниже 12,3 °C выкристаллизовывается FeCl2·6H2O; от 12,3 °C до 76,5 °C — FeCl2·4H2O; выше 76,5 °C — FeCl2·2H2O, переходящий при температурах более 120 °C в FeCl2·H2O.
Сухой хлорид железа(II) при нагревании на воздухе легко окисляется до хлорида железа(III).
