CVD法是指Mo和S的固態前驅體在高溫下熱分解，釋放出的Mo和S原子沉積在基底上，逐漸生長成連續MoS2薄膜的方法。
以硫粉為硫源，用三氧化鉬粉末提供Mo，通過CVD法製備單原子層MoS2薄膜。其中SiO2/Si基板上事先滴加的還原氧化石墨烯(rGO)、PTAS或3，4，9，10-苝四甲酸二酐(PTCAD)溶液作為種子，MoS2率先在其周圍生長，並促進MoS2薄膜的形成。
Mo還可以通過Mo金屬層提供。Gatensby等在SiO2/Si基板上濺射一定厚度(0.5-20nm)的Mo金屬層作為Mo源，置於雙溫區的石英管式爐。在另一個加熱區域，硫粉提供硫氣體到反應區發生硫化。在基板上濺射Mo金屬層還可以用掩膜來控制膜層的形狀以及MoS2薄膜的生長區域。通過控制金屬層厚度可以很好地調節薄膜厚度，得到最薄的MoS2為0.5nm，純淨且缺陷少。
CVD法具有尺寸可調，層數可控的優良特性，製備的二硫化鉬納米片的品質很高，有優異的電學性能，而且可以得到大面積連續的MoS2薄膜。
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