Il provient du mélange de deux gaz eux-mêmes très toxiques: le dichlore (Cl2) et le monoxyde de carbone (CO). Voici l'équation d' oxydo-réduction :
Le chlore oxyde le carbone en lui prenant 2 électrons. Le carbone perd donc 2 électrons, il est oxydé alors que le chlore en captant 2 électrons est réduit. Le carbone passe du nombre d'oxydation +2 à +4 et le chlore de 0 à -1.
Cette réaction est exothermique, c'est pourquoi il faut employer un système réfrigérant (la température peut sinon atteindre de 50 °C à 150 °C). Au-delà de 300 °C, le phosgène se décompose, notamment en monoxyde de carbone et en dichlore.
Il peut aussi être considéré comme le dichlorure de l'acide carbonique (HO-CO-OH).