มอลิบดีนัมไดซัลไฟด์ ถูกใช้เป็นสารหล่อลื่นในอุตสาหกรรมอย่างแพร่หลาย โดยเฉพาะในสภาวะที่มีอุณหภูมิสูงหรือแรงดันสูง ซึ่งสารหล่อลื่นทั่วไปอาจไม่สามารถใช้งานได้ มันมีคุณสมบัติในการลดแรงเสียดทานและป้องกันการสึกหรอของชิ้นส่วนโลหะ เช่น ในระบบเกียร์ เครื่องยนต์ และแบริ่ง นอกจากนี้ยังใช้เป็นสารเติมแต่งในจาระบีและน้ำมันหล่อลื่นเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ ในอุตสาหกรรมปิโตรเลียม มอลิบดีนัมไดซัลไฟด์ ถูกใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในการกำจัดกำมะถันออกจากเชื้อเพลิง (hydrodesulfurization) ซึ่งช่วยลดมลพิษทางอากาศ อีกหนึ่งการประยุกต์ใช้ที่สำคัญคือในเทคโนโลยีวัสดุนาโน โดยเฉพาะในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และโฟโตนิกส์ เนื่องจากมีโครงสร้างแบบชั้นบางที่สามารถนำไปใช้ในทรานซิสเตอร์ขนาดเล็กหรือเซนเซอร์ได้ นอกจากนี้ยังใช้ในกระบวนการเคลือบผิวเพื่อเพิ่มความทนทานต่อการกัดกร่อนและการสึกหรอของชิ้นส่วนเครื่องจักร และมีการวิจัยเกี่ยวกับการใช้ในแบตเตอรี่และอุปกรณ์จัดเก็บพลังงานในอนาคต