二硫化钼（MoS2）的热稳定性较好。热稳定性是对润滑油的一项重要要求。二硫化钼在大气中在400℃左右开始逐渐氧化，540℃后氧化速度加剧增加而变为摩擦系数较大的三氧化钼(MoO3)，但在二硫化钼没有完全变味三氧化钼期间，直到525℃仍不失润滑性。二硫化钼在真空中要温度达到982~1093℃的时候才开始分解，而在氩气中温度要达到1350~1472℃才分解。二硫化钼在低温-60℃时仍具有良好的润滑性能。而一般润滑油的热稳定性较差，高温变稀，低温又凝结，影响机械设备的正常运转。另外航空用硅油耐高温为250℃，冷冻机油耐低温-45℃，它们的温度适应范围也远不如二硫化钼。