本发明公开一种能稳定存在的二硫化钼纳米润滑油及其制备方法，其中，二硫化钼纳米润滑油由二硫化钼粉末、分散剂混合液和基础油组成；二硫化钼纳米润滑油中，分散剂混合液的质量分数为8～15wt％，二硫化钼粉末的质量分数为0.1～1.0wt％；其制备方法包括：将二硫化钼粉末加入到分散剂混合液中，得到混合反应体系；对混合反应体系加热并进行磁力搅拌，反应结束后自然冷却，得到分散剂修饰改性二硫化钼混合液；将所述分散剂修饰改性二硫化钼混合液与所述基础油混合，并进行超声分散处理，得到二硫化钼纳米润滑油。本发明MoS2纳米润滑油可稳定存在，且能够显著降低极压条件下的磨斑直径，显著提升了基础油的润滑特性。