มอลิบดีนัมซัลไฟด์ถูกใช้เป็นสารหล่อลื่นในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงและความดันสูง ซึ่งน้ำมันและจารบีทั่วไปไม่สามารถทำงานได้ มีประสิทธิภาพในงานด้านการบินและอวกาศ ยานยนต์ และเครื่องจักรอุตสาหกรรม เนื่องจากคุณสมบัติลดแรงเสียดทานและป้องกันการสึกหรอ นอกจากนี้ยังทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในการกลั่นปิโตรเลียมเพื่อกำจัดกำมะถันออกจากน้ำมันเชื้อเพลิง โดยเฉพาะกระบวนการ hydrodesulfurization ซึ่งช่วยลดการปล่อยกำมะถันสู่สิ่งแวดล้อม ถูกนำไปใช้ในวัสดุเคลือบผิวและคอมโพสิตเพื่อเพิ่มความทนทานและลดแรงเสียดทาน กำลังถูกศึกษาสำหรับการใช้งานในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และระบบกักเก็บพลังงาน เนื่องจากโครงสร้างแบบชั้นและพฤติกรรมแบบเซมิคอนดักเตอร์