二硫化钼具有层状结构，其晶体为六方晶系，该晶系结构决定了二硫化钼易于滑动，可以起到减少摩擦的作用。另一方面，Mo原子与S原子间的离子键，使得二硫化钼润滑膜具有较高的强度，可以防止润滑膜在金属表面部位被穿透，而S原子暴露在二硫化钼晶体表面，对金属表面会产生很强的粘附作用。二硫化钼涂层摩擦因数低，在真空和强的环境下仍具有优良的摩擦性能，因此在空间机械上有广泛的应用。
三氧化钼制备
钼酸铵热分解法将辉钼精矿粉碎至60～80目，放人焙烧炉中于500～550℃氧化焙烧，用氨水浸出，得钼酸铵溶液除去杂质后，加热至40～45℃，在搅拌下加入硝酸中和至pH=1.5，生成八钼酸铵沉淀，经过滤，离心脱水后，溶于70～80℃的氨水中，再蒸发浓缩，得到仲钼酸铵，然后在550～600℃下进行热分解，得三氧化钼成品。
实验室中，用二硫化钼氧化制备三氧化钼：
2MoS2+ 7O2→ 2MoO3+ 4SO2
实验室中，则可先由钼酸钠溶液酸化制得三氧化钼水合物，再将其干燥制得：
Na2MoO4+ H2O + 2HClO4→ MoO3(H2O)2+ 2 NaClO4
钼肥品种有钼酸铵、钼酸钠、三氧化钼等。钼酸铵是常用的钼肥，土施每亩50～150克，喷施浓度0.01%～0.1%，浸种浓度0.05%～0.1%，拌种每千克种子2～5克。
