Présent dans la nature sous forme de sulfure de molybdène et de molybdate de plomb.

Le métal est blanc, argenté et très dur, mais est plus mou et plus malléable que le tungstène. Scheele l'a découvert en 1778. Il a été souvent confondu avec du minerai de graphite et de fil. Il a un haut module d'élasticité et seuls le tungstène et le tantale, des métaux plus aisément disponibles, ont des points de fusion plus élevés. C'est un agent d'alliage valable, car il contribue à la trempabilité et à la dureté des aciers éteints et gâchés. Il améliore également la force de l'acier aux températures élevées. Du molybdène est employé en alliages, électrodes et catalyseurs.

Il est employé dans certains alliages basés en nickel, tels que l'"Hastelloy (R)" qui sont anti-caloriques et résistants à la corrosion aux solutions chimiques. Le molybdène s'oxyde aux températures élevées. Le métal a trouvé une application récente dans les électrodes pour les fours électriques de chauffage. Le métal est également employé dans des applications d'énergie nucléaire et pour des pièces de missile et d'avion. Le molybdène est un objet de grande valeur comme catalyseur dans le raffinage du pétrole.

 

Il a été trouvé dans d'autres applications comme matériel de filament dans des applications électroniques et électriques. Le molybdène est un oligoélément essentiel dans la nutrition des plantes. Quelques terres sont stériles par manque de cet élément dans le sol. Le sulfure de molybdène est utile comme lubrifiant, particulièrement à températures élevées où les huiles se décomposeraient. Presque tous les aciers de force ultra-élevée avec les limites élastiques minimum jusqu'à 300.000 psi (lb/in. 2 ) contiennent du molybdène dans des quantités de 0,25 à 8%.

L'addition d'une faible quantité de molybdène durcit l'acier. Plus des deux tiers de la production de molybdène est utilisé dans les alliages.

Le molybdène est utilisé dans certaines parties d'avions et de missiles, et également comme filament. On utilise le molybdène comme catalyseur, particulièrement dans l'industrie pétrolière, pour éliminer les composés organiques soufrés du pétrole. Il entre aussi dans la composition de l'acier inoxydable utilisé dans le milieu marin, pour sa forte résistance à la corrosion chimique.

Le 99Mo est un radioisotope utilisé dans l'industrie, en tant que précurseur du 99Tc.

Le molybdène est utilisé en alliage comme support du silicium pour la réalisation de semi-conducteurs de puissance, grâce aux coefficients de dilatation très voisins de ces deux matériaux.

Les oranges de molybdène sont des pigments de la gamme de l'orange moyen au rouge-orangé vif, utilisés dans les peintures, les encres, les plastiques et les caoutchoucs.

Le disulfure de molybdène est un bon lubrifiant, particulièrement à haute température.

Le molybdène est couramment utilisé en laboratoire comme cible dans les tubes à rayons X pour la diffraction sur monocristal. La raie Ka du molybdène a pour longueur d'onde moyenne 0,070926 nm.

Le molybdène, souvent appelé Moly, est utilisé dans l'industrie comme élément chauffant pour les fours sous vide ou ambiance gazeuse à haute température. Il est conseillé de l'utiliser pour les pièces composées de Titane ou alliage Titane en lieu et place des éléments chauffant en graphite qui polluent la pièce par dépôt d'éléments graphites lors de l'opération de traitement thermique. Le molybdène est cependant fragile en industrie du fait des changements rapides de température et de pression qui engendrent des grossissements de grains et rendent la pièce cassante. De plus, il semblerait que en pratique, 25% d'énergie supplémentaire soit nécessaire afin d'obtenir la même température au sein du four en cas d'utilisation du Moly. Celui-ci est également plus coûteux à l'achat et en pièce de remplacement. L'élément graphite ne peut être utilisé en cas de température trop élevée combinée à une pression trop basse afin d'éviter de dépasser la tension de vaporisation au risque de retrouver tout le graphite aggloméré dans la zone froide du four.