无水三氯化钒为紫色的六方晶系结晶。加热到约450℃以上时，即发生歧化反应，生成二氯化钒和四氯化钒。在发生歧化反应的同时，一部分升华。溶于水分解生成次钒酸、盐酸和二氯化钒。

溶于乙醇、乙酸、乙醚、苯、氯仿、甲苯和二硫化碳。

与过量氯离子生成水合配位氯化物，与液氨作用生成氨合物。

与气态氨作用生成氮化物，与胺类及其它有机物生成相应的配位化合物，与某些芳香族羟基酸产生特征的颜色反应。