Atom plutonium dalam PuCl3 kristalin memiliki 9-koordinat, dan strukturnya adalah prisma trigonal bertudung-tiga. Senyawa ini mengkristal sebagai plutonium trihidrat, dan membentuk larutan lavender-biru dalam air.[2]
Seperti halnya semua senyawa plutonium, plutonium(III) klorida berada pada kontrol di bawah Perjanjian Nonproliferasi Nuklir. Karena radioaktivitas plutonium, semua senyawanya, termasuk PuCl3, terasa hangat saat disentuh. Kontak semacam ini tidak disarankan, karena menyentuh bahan radioaktif seperti ini dapat mengakibatkan cedera serius.