氯二氧化钼可由三氧化钼和浓盐酸反应得到：MoOCl也能以MoOCl为原料制备：二氧化钼于500~700 °C和氯气反应，或者五氯化钼在空气中加热也能得到产物：MoO和CCl在713~753 K反应，可以得到二氯二氧化钼，气态产物包括二氧化碳、氯气和光气。
化学性质.MoOCl可以形成一系列的加合物，例如MoOCl(THF)。它和大分子苯胺反应，生成二亚胺配合物MoCl(NAr)(L)，这种配合物是Schrock型卡宾Mo(OR)(NAr)(CH-t-Bu)的前驱体。