硫化モリブデン(IV)
以上の高温や環境雰囲気による酸化・劣化からの潤滑性の低下は酸化モリブデン(VI)(三酸化モリブデン)が生成される事により起因するとされる。この三酸化モリブデンは必ずしも摩擦特性が低いというわけではないため、変わらず固体潤滑剤と捉えるかアブレシブ摩耗を生じる異物とするかは評価が分かれる。なお三酸化モリブデンへの変化の過程で硫化水素などが生成される事もあるため使用環境によっては注意が必要となる。
自動車用エンジンオイルに添加され使用される事もあるが、固体であるがため分散性の問題や沈殿、オイルラインの詰まりなどの不具合を起こす可能性、オイルの色を変化させてしまうなどの理由から近年では製造時に添加される事は稀となっている。現在では可溶性で少ない添加量でほぼ同様の効果を発揮する有機モリブデン(ジチオリン酸モリブデンやジチオカルバミン酸モリブデン)が主流である。ただし量販店やホームセンターなどで見かけるユーザーが投入するタイプの添加剤においては硫化モリブデン(IV)を使用した商品が今なお多く流通している。
また二硫化モリブデンはエネルギーバンドギャップがあり、熱的に安定で、キャリアの移動度が高く、製造技術ではCMOSプロセスと互換性があり、電流のオン/オフ比が極めて高い半導体として使用できる可能性が発表されている。