Phản ứng clo hóa metan xảy ra theo cơ chế gốc – dây chuyền:
Bước 1: Khơi mào
Cl-Cl (ánh sáng) → Cl• + Cl•
Bước 2: Phát triển dây chuyền
CH3-H + Cl• → •CH3 + HCl
•CH3 + Cl-Cl → CH3Cl + Cl•
CH3-H + Cl• → . . .
Bước 3: Đứt dây chuyền
Cl• + Cl• + → Cl2
•CH3 + Cl• → CH3Cl
•CH3 + •CH3 → CH3CH3
Quá trình đứt dây chuyền các gốc •CH3 kết hợp lại tạo một lượng nhỏ etan có trong hỗn hợp sản phẩm.