二硫化钼天然存在于辉钼矿、结晶矿物或胶硫钼矿中——一种稀有的低温辉钼矿。辉钼矿通过浮选处理得到相对纯净的二硫化钼。主要污染物是碳。MoS2也可通过用硫化氢或元素硫对几乎所有钼化合物进行热处理而产生,并可通过五氯化钼的复分解反应产生。