化學式MoS2。為天然輝鉬礦的主要成分；熔點1185℃，密度4.80克/釐米3(14℃)，莫氏硬度1～1.5。二硫化鉬在真空中加熱到1300℃還是穩定的，1370℃開始分解，生成硫和一部分Mo2S3，1600℃生成金屬鉬和硫。二硫化鉬在空氣存在下加熱，315℃開始慢慢氧化，氧化速率隨溫度升高而增加。在鉬的硫化物中，以二硫化鉬在高溫下最穩定，高溫時與氯氣和氧氣反應，生成MoCl5和MoO3。二硫化鉬隻溶解於王水和煮沸的濃硫酸。二硫化鉬具有六次軸對稱性的六方形晶胞，每個晶胞中有兩個鉬原子。它是一種層狀結構，每一層含有被一層鉬原子分隔開的兩層硫原子。
直接將鉬和硫兩個元素化合，或在硫化氫氣氛中加熱鉬的氧化物，或將鉬的氧化物與碳酸鉀和硫的混合物一起熔融，都可制得二硫化鉬。二硫化鉬與石墨一樣具有良好的潤滑性，特別在高溫高壓下是一種有效的潤滑劑。它還具有抗磁性，可用作線性光電導體和顯示p型或n型導電性能的半導體，具有整流和換能的作用。它還可用作復雜烴類脫氫的有效催化劑。