MoCl5 được điều chế bằng cách clo hóa kim loại Mo nhưng ngoài ra cũng có thể clo hóa molybden(VI) oxit MoO3. Hexachloride không ổn định MoCl6 không được sản xuất theo cách này.[1]

MoCl5 là một chất oxy hóa mạnh. Nó bị khử bởi MeCN để tạo ra một phức hợp da cam, MoCl4(MeCN)2, với THF để tạo ra MoCl4(THF)2, tiền thân của các phức hợp chứa molybden.[2] MoCl5 bị khử bởi HBr để tạo MoBr4. Phản ứng brom hóa được tiến hành trong etylbromua ở nhiệt độ -50 ℃, tạo thành hợp chất MoBr5 như một chất trung gian. Khi nóng lên đến 20 ℃, Br2 được sản xuất và trạng thái oxy hóa chính thức của molybden thay đổi từ +5 đến +4. Sự chuyển đổi được thể hiện qua phương trình:

MoCl5 là một axit Lewis tốt đối với các phối tử không có thể oxy hóa. Nó tạo thành một sán phẩm cộng với chloride để hình thành [MoCl6]−. Trong tổng hợp hữu cơ, hợp chất này thường được sử dụng trong quá trình clo hóa, quá trình khử oxy, và phản ứng oxy hóa.[3]