二硫化钼（MoS₂）是一种无机化合物，化学式为MoS₂，是辉钼矿的主要成分。它是一种黑色固体粉末，具有金属光泽。二硫化钼的熔点为2375℃，密度为4.80 g/cm³（14℃），莫氏硬度在1.0到1.5之间。在1370℃时开始分解，1600℃时分解为金属钼和硫。二硫化钼不溶于水、酸、碱、有机溶剂和石油及合成润滑剂，但在隔绝空气、水蒸气和二氧化碳的条件下，加热至1200℃仍可保持稳定。
二硫化钼具有与石墨相似的层状结构，因此具有很低的摩擦系数和极佳的润滑性能。它主要用作固体润滑剂，特别适用于高温高压环境。此外，二硫化钼还可用作催化剂、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。在化学工业中，二硫化钼还可用作复杂烃类脱氢的催化剂。
二硫化钼的层数对其光学和电学性能有显著影响，因此被视为新一代高性能纳米光电子器件和后硅基半导体时代延续摩尔定律的候选材料之一。由于其优异的性能，二硫化钼在许多高科技应用中具有重要价值。