CVD法是指Mo和S的固态前驱体在高温下热分解，释放出的Mo和S原子沉积在基底上，逐渐生长成连续MoS2薄膜的方法。
以硫粉为硫源，用三氧化钼粉末提供Mo，通过CVD法制备单原子层MoS2薄膜。其中SiO2/Si基板上事先滴加的还原氧化石墨烯(rGO)、PTAS或3，4，9，10-苝四甲酸二酐(PTCAD)溶液作为种子，MoS2率先在其周围生长，并促进MoS2薄膜的形成。
Mo还可以通过Mo金属层提供。Gatensby等在SiO2/Si基板上溅射一定厚度(0.5-20nm)的Mo金属层作为Mo源，置于双温区的石英管式炉。在另一个加热区域，硫粉提供硫气体到反应区发生硫化。在基板上溅射Mo金属层还可以用掩膜来控制膜层的形状以及MoS2薄膜的生长区域。通过控制金属层厚度可以很好地调节薄膜厚度，得到最薄的MoS2为0.5nm，纯净且缺陷少。
CVD法具有尺寸可调，层数可控的优良特性，制备的二硫化钼纳米片的质量很高，有优异的电学性能，而且可以得到大面积连续的MoS2薄膜。
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