MoS2 具有层状结构, 其晶体为六方晶系。该晶体结构决定了MoS2 易于滑动,可起到减摩作用。另一方面,Mo原子与S原子间的离子键, 赋予MoS2润滑膜较高的强度,可防止润滑膜在金属表面突出部位被穿透。而S原子暴露在MoS2 晶体表面,对金属表面产生很强的粘附作用。MoS2 的化学性质稳定,可耐大多数酸和耐辐射。虽然MoS2 在空气中超过400 ℃时会产生氧化现象, 这可影响其润滑性及其对金属表面的粘附作用, 然而只有当整个润滑层全部被氧化后,Mo覆盖层才失去润滑作用。目前MoS2 的耐温性能已远远突破润滑油脂的耐温限。油脂的有效耐温范围为-60～350℃,而MoS2在1133×10-3～1133×10-2Pa真空条件下能在1 000 ℃使用并仍具有满意的摩擦学性能。在有水时二硫化钼的润滑性能有所下降,但可弥补另一种固体润滑剂石墨引起的电化学腐蚀。
