稳定的二硫化钼晶体呈六方密堆积，具有类石墨烯层状结构，属六方晶系，化学式 MoS2，熔点1185℃，密度4.80 g/cm3（14℃），莫氏硬度1.0～1.5。

1370℃开始分解，1600℃分解为金属钼和硫。

315℃在空气中加热时开始被氧化，温度升高，氧化反应加快。

其基本结构单元是由八面体配位的钼原子和三棱柱配位的硫原子共同构成，钼原子处于三棱柱的中心，即每个硫原子与三个钼原子相连，每个钼原子与六个硫原子相连，交替形成类似”三明治”夹层结构，也就是两个平行于(001)面的硫层之间夹着一层金属钼层，层与层(硫#8722;钼#8722;硫)之间通过弱的范德华力相连，单层厚度仅为0.65 nm，层内(钼#8722;硫层和钼#8722;钼层)通过强的共价键和金属键连接。

正是基于这种特殊的层状结构及层间弱的范德华力，二硫化钼具有良好的双电层电荷存储能力及层间载流子传输特性。

所以二硫化钼是一种非常重要的二维材料。

当二硫化钼粒子尺寸进入纳米量级时,其本身具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应、量子隧道效应。

人们将纳米颗粒应用于摩擦学领域,发现纳米颗粒具有优异的摩擦学性能。

由于其优异的摩擦学和催化性能，二硫化钼已经以纳米管，纳米颗粒和薄膜的形式广泛研究。

最近硫化钼作为热门二维材料出现，因为它具有优异的电子和催化性能。