La molybdénite est le chef de file d'un groupe comprenant :
La molybdénite existe en deux polytypes :
Environ 80% des molybdénites naturelles sont 2H. Le molybdène a une coordination trigonal prismatique
La liaison intra-couche est essentiellement covalente tandis que l'inter-couche est normalement considérée comme de type Van der Waals, ce qui explique le clivage facile et la faible dureté : 1-1½. La couleur est gris-graphite.
Plusieurs métaux peuvent remplacer le molybdène en faible proportion : niobium, bismuth, fer, cuivre, argent, plomb, magnésium.
Par rapport aux autres sulfures, la molybdénite est un conducteur relativement médiocre, avec une résistivité supérieure à 10-3 Ohm·m ; la résistivité est très anisotrope à cause de la structure en couches.
Les cristaux de molybdénite sont lamellaires {00.1}, flexibles et clivables dans ces plans ; ils ressemblent à des couches de papier d'aluminium. La molybdénite est le minéral de molybdène le plus important, utilisé comme lubrifiant solide (comme le graphite). La tungstenite, WS2, est isostructurelle avec la molybdénite et parfois les deux sulfures se trouvent associés.
Minerai de molybdène, utilisé comme élément d'alliage pour les aciers, la molybdénite est aussi utilisée comme additif dans les lubrifiants.