為了改善WS₂的電氣和催化性能，用具有良好導電性的其他材料來合成WS₂複合材料是一種頗具前途的方法。複合材料是指一種材料為基體，另一種材料作為增強劑的材料。各種材料在性能上相互補充，產生協同效應，從而使整體性能優於原來的材料。

WS₂納米材料的形式包括納米片、IF-WS₂和NT-WS₂，以及其他。化學氣固反應是合成IF-WS2納米粒子和納米管的最著名和成熟的方法。Tenne等人最初使用WO₃薄膜和H₂S在850℃的還原氣氛（95% N₂+5% H₂）中合成了IF-WS₂納米顆粒和納米管。但這種方法只能合成少量的產品。

在WS₂混合結構中，原子摻雜是改變材料物理和化學特性的有效方法之一，如帶隙和光學特性。例如，Sasaki等研究人員證明了分別位於1.94和2.34 eV的激子吸收峰因摻入Nb而變寬。這表明WS₂單層中的激子對Nb摻雜是敏感的，因為不均勻的拓寬率增強。

納米片是二硫化鎢納米材料最常見的形式，主要的可控合成策略可以分為兩類：自上而下和自下而上法。自上而下法可以以較低的成本生產少量或單層的樣品，這對基礎研究非常有利。在自上而下法中，通過Scotch膠帶進行機械剝離是最簡單的方法，通過Scotch膠帶剝離的WS₂只有幾層或單層。