Zastosowanie Ponad 2/3 produkcji molibdenu jest używane jako dodatek w stopach (w połączeniu z chromem stanowi materiał lekki i bardzo mocny). Zużycie molibdenu wzrosło w czasie II wojny światowej, z powodu niedostatku wolframu. Molibdenu używa się w stalach wysokoodpornych i wysokotemperaturowych. Niektóre stopy () są szczególnie odporne na wysoką temperaturę i korozjęDE102023120600A1 Hochfeste, korrosionsbeständige Stahllegierungen, https://worldwide.espacenet.com/patent/search/family/094277352/publication/DE102023120600A1?q=pn%3DDE102023120600A1.
Molibden jest też używany w przemyśle lotniczym, zbrojeniowym, a także do produkcji elementów lamp żarowych, jako wspornik wolframowego żarnika. Kompleksy molibdenu są stosowane jako katalizator w przemyśle naftowym, szczególnie przy usuwaniu siarki z produktów naftowych.
Izotop molibdenu 99 znajduje zastosowanie w przemyśle nuklearnym.
Wiele kompleksów molibdenu jest stosowane jako barwniki o różnych odcieniach koloru pomarańczowego, używane do produkcji farb, tuszów, tworzyw sztucznych i produktów gumowych.