学式为MoCl，有时简写为实验式MoCl。这种化合物有着数百种衍生物，例如含有Mo阴离子的盐八氯合二钼酸钾（KMoCl）。
结构.二氯化钼不具有典型的金属二卤化物（如氯化镉）的密排结构，而是形成了簇合物结构。二价钼可以形成很大的离子，并有倾向形成有金属-金属键的化合物，如金属簇合物。实际上，在前过渡金属（钛、钒、铬、锰族）中，金属的“低卤化物”（卤素/金属的比例<4）都是已知的。MoCl是聚合物，由立方的 MoCl 簇以氯原子配体桥联两个原子簇。这种化合物会形成阴离子[MoCl]。