二硫化钼加热可以和氯气反应，生成五氯化钼：
2 MoS2+ 7 Cl2→ 2 MoCl5+ 2 S2Cl2
二硫化钼和烷基锂在控制下反应，形成嵌入化合物（夹层化合物）LixMoS2。如果和丁基锂反应，那么产物为LiMoS2。
二硫化钼具有高含量活性硫，容易对铜造成腐蚀，在很多关于润滑剂添加剂方面的书籍、论文中都有论述。另外，有铜及其合金制造的部位需要润滑时，并非不可以选用含二硫化钼润滑产品，而是还需要添加防铜腐蚀剂。
MoS2可以由天然法，即辉钼精矿提纯法制备，该法是将的钼精矿经过一定的物理和化学作用，除去辉钼精矿中的酸不溶物、SiO2、Fe、Cu、Ca、Pb 等杂质，再进一步细化，获得纳米 MoS2。美国 Climax 钼公司就是采用了这种方法生产MoS2。这种方法制成的纳米MoS2，能够保持天然的 MoS2晶形，润滑性能较好，适合制成润滑剂。但是，采用天然法生产的纳米MoS2纯度不高，提纯技术还有待于进一步改进。当温度低于 400 ℃时，在普通大气下工作时建议用成本较低的MoS2，在 1300 ℃以下都有润滑能力，建议用成本较低的MoS2。
二硫化钼是重要的固体润滑剂，特别适用于高温高压下。它还有抗磁性，可用作线性光电导体和显示P型或N型导电性能的半导体，具有整流和换能的作用。二硫化钼还可用作复杂烃类脱氢的催化剂。
它也被誉为“固体润滑油王”。二硫化钼是由天然钼精矿粉经化学提纯后改变分子结构而制成的固体粉剂。本品色黑稍带银灰色，有金属光泽，触之有滑腻感，不溶于水。产品具有分散性好，不粘结的优点，可添加在各种油脂里，形成绝不粘结的胶体状态，能增加油脂的润滑性和极压性。也适用于高温、高压、高转速高负荷的机械工作状态，延长设备寿命。
尽管石墨烯有着许多令人眼花缭乱的优点，但它也有缺点，尤其是不能充当半导体——这是微电子的基石。化学家和材料学家正在努力越过石墨烯，寻找其他的材料。他们正在合成其他两种兼具柔韧性和透明度，而且拥有石墨烯无法企及的电子特性的二维片状材料，二硫化钼就是其中一种。
二硫化钼于2008年合成，是叫作过渡金属二硫化物材料（TMDs）大家族的成员之一。这个显得有点“花哨”的名字代表了它们的结构：一个过渡金属原子（即钼原子）和一对包括硫元素、硒元素在内的来自元素周期表第16列的原子（该元素家族以氧族元素著称）。