Proces wydobycia molibdenu jest uzależniony od przepisów obowiązujących na terenie kraju, w którym odkryto żyły rudy. Jeśli ruda znajduje się głęboko, wykopywane są kopalnie podpowierzchniowe. Jeśli znajduje się na powierzchni lub na małej głębokości, stosuje się techniki górnictwa odkrywkowego. Amerykańska Agencja Ochrony Środowiska jest dobrym źródłem informacji o wydobyciu odkrywkowym molibdenu. W przypadku odkrycia rudy w Stanach Zjednoczonych w pobliżu powierzchni, procedura wydobycia molibdenu jest następująca: oczyszczenie terenu z zarośli i wierzchniej warstwy gleby, usunięcie rudy i przywrócenie lokalizacji do poprzedniego wyglądu.
Molibden, zwany również molibdenem, jest pierwiastkiem 42 w układzie okresowym pierwiastków, wykresie, który wymienia różne typy istniejących atomów i cechy, które każdy z nich posiada. Ruda molibdenu, czyli molibdenit, jest śliska w dotyku i pozostawia czarny ślad, gdy porusza się po jasnej powierzchni. Początkowo wielu myliło go z ołowiem. W 1781 roku Peter Jacob Hjelm wyizolował molibden jako czysty pierwiastek, należący do tej samej rodziny chemicznej co chrom i wolfram, pierwiastki znane z wytrzymałości i tolerancji na ciepło.
Molibdenit był znajdowany i wydobywany w Chinach, Stanach Zjednoczonych, Chile, Kanadzie, Peru oraz w Stanach Zjednoczonych w pobliżu przepaści kontynentalnej. Kopalnie mogą uzyskiwać różne produkty lub kombinacje produktów: molibden tylko w źródłach pierwotnych, rudy miedzi w źródłach produktów ubocznych oraz zarówno molibden, jak i miedź w źródłach produktów ubocznych. Poszukiwacze molibdenu wiercą w proponowanych miejscach poszukiwawczych i pobierają próbki rdzenia co kilka tysięcy stóp (1000 stóp = około 305 m). Te cylindryczne próbki są usuwane z głębokości setek stóp (100 stóp = około 30.5 m) w głąb podłoża skalnego.
Pierwszym krokiem w wydobyciu molibdenu odkrywkowego jest użycie koparki zgarniakowej. Ważąca tysiące ton koparka wygląda jak gigantyczny ruchomy dźwig z łyżką przymocowaną do końca wysięgnika. Za pomocą lin i bloczków wiadro ciągnie się po ziemi, zbierając rośliny, wierzchnią warstwę gleby i ostatecznie podłoże skalne. Po wydobyciu całej rudy koparka przemieszcza się w nowe miejsce i powtarza proces.
Po wydobyciu rudy przez łyżkę koparki jest ona zrzucana do pobliskich wydrążonych studni o dużej średnicy. Woda pod wysokim ciśnieniem jest przetłaczana nad rudą, tworząc szlam skalny, który jest odsysany przez rury o średnicy 2 cm i wysyłany do młyna w celu przetworzenia. Kawałki skały macierzystej usuwane z tego miejsca w drodze do młyna mogą mieć średnicę do 60.96 cm.
Kolejnym procesem jest wzbogacanie, w którym skały są rozdrabniane, a następnie rozdzielane na rudy i produkty odpadowe. Beneficjacja składa się z trzech części: płukania, separacji gęstościowej w celu usunięcia tlenków magnezu i flotacji. Odpady rudy poddawane są wielokrotnym płukaniu, kruszeniu w młynach kulowych i sortowaniu przez sita, aż do wytworzenia skoncentrowanej partii, która składa się głównie z rudy molibdenitowej w postaci dwusiarczku molibdenu. Molibdenit jest jedyną rudą molibdenu, która łatwo oddziela się w procesie flotacji, prawdopodobnie z powodu tego, jak jako drobna cząstka odpycha lub jest odpychana przez cząsteczki wody.
Dwusiarczek molibdenu zamienia się w tlenek molibdenu przez ogrzewanie go w powietrzu. Siarka jest usuwana jako gazowy dwutlenek siarki. Chociaż tlenek molibdenu jest zwykle produktem eksportowym z wydobycia molibdenu, można go przekształcić w molibden, ogrzewając go w obecności gazowego wodoru. Tlen w tlenku molibdenu wiąże się z wodorem, tworząc roztwór wody i czystych atomów molibdenu.