Organisationen til forbud mod kemiske våben, OPCW, siger, at der sandsynligvis blev brugt klorgas under et angreb i februar mod den syriske provins Idlib.
OPCW fastslår ikke, hvilken part i krigen der anvendte det forbudte våben.
Men organisationens laboratorium har kunnet måle spor efter klor, skriver Reuters.
OPCW skriver i sin rapport, at det er "fastslået, at klor blev frigivet fra cylindre ved mekanisk påvirkning i Al Talil i området Saraqeb".
Det er et område, som er under oprørernes kontrol, og som ofte er angrebet fra luften af den syriske hær.
Det er lykkedes OPCW at finde to cylindre i området, som på et tidspunkt har indehold klor.
De formodede kemiske våben blev brugt under et angreb 4. februar. En læge fortæller, at han behandlede 11 mennesker på det lokale hospital for åndedrætsbesvær.
- Alle tilfældene, vi modtog, havde symptomer, der optræder efter indåndingen af klorgas.
- De omfatter udmattelse, besvær med at trække vejret og hosteanfald, siger han til nyhedsbureauet AFP.
OPCW har også en undersøgelse i gang efter anklager om, at den syriske hær 7. april brugte giftgas under et angreb mod Douma.
Douma ligger lige øst for hovedstaden Damaskus og havde indtil 7. april været under oprøreres kontrol i seks år.
Adskillige gange under den mere end syv år lange borgerkrig i Syrien har det været muligt at fastslå, at der har været anvendt kemiske våben, herunder klorgas og det ekstremt dødelige stof sarin.
Syriens regering gennemførte i august 2013 et stort angreb mod forstæder til Damaskus og dræbte over 300 mennesker.
Det førte til en FN-aftale om, at samtlige faciliteter til at producere og opbevare kemiske våben i Syrien skulle fjernes.
I 2014 kunne OPCW meddele, at alt var fjernet fra Syrien, blandt andet med hjælp fra to danske skibe. Ikke desto mindre er der fortsat løbende meldinger om brug af kemiske våben i krigen.
/ritzau/