自由基取代存在相当程度的随机性。给个粗糙的解释：
当最初极短的时间内一小波甲烷分子转化为一氯甲烷后，接下来再次进行取代反应的氢原子将在所有氢原子——甲烷的和一氯甲烷的——中进行随机的选择。
虽然两种氢原子（甲烷的氢原子和一氯甲烷的氢原子）反生反应的概率并不相同，但是在两者分子数量极大的情况下也必然会有一定数量的取代反应是发生在一氯甲烷分子的氢原子上的。这样一来就必然会出现一定数量的二氯甲烷。
如此一来就出现了“甲烷、一氯甲烷、二氯甲烷”三种分子共存的状况，接下来的取代反应会在三种氢原子中再次按照一定比例随机发生反应，进而又会生成三氯甲烷，以此类推。
因此该反应的有机生成物是四种同时存在。除非氯气的投料量远超过甲烷且反应时间充分长——这样就只会有四氯化碳一种有机产物了。
另，此反应通过控制反应时长、压强和投料比例，可以调节主要产物的氯原子个数。
