Molibden jest pierwiastkiem metalicznym i jest srebrzystobiałą, miękką substancją. Główne zastosowania molibdenu to dodatek do stali konstrukcyjnych i żelaza, jako katalizator, jako pigment i jako środek zmniejszający palność. Stopienie molibdenu ze stalą sprawia, że stal jest mocniejsza i bardziej żaroodporna. Pochodzi z minerału molibdenitu, wydobywanego w południowo-zachodnich Stanach Zjednoczonych, Chinach, Chile, Rosji i Mongolii.
Najważniejszym z zastosowań molibdenu jest dodatek do stali i stopów żelaza. Dodatek molibdenu poprawia wytrzymałość stali i żelaza, ogranicza pękanie i pozwala metalom lepiej znosić wyższe temperatury. Na początku XXI wieku około połowa całego wydobytego molibdenu była wykorzystywana do produkcji stopów żelaza i stali w budownictwie, narzędziach, częściach samochodowych i turbinach parowych.
Innym z zastosowań molibdenu jest jako katalizator chemiczny. Wszechstronna struktura chemiczna molibdenu i łatwość, z jaką przechodzi on między stopniami utlenienia, czyni go atrakcyjnym katalizatorem dla naukowców tworzących reakcje chemiczne i syntezy w laboratoriach. Jednym z ważnych zastosowań energetycznych molibdenu jest zastosowanie go jako katalizatora w rafinacji paliwa.
Molibden, pochodna molibdenu, ma ważne zastosowanie w rolnictwie. Jako niezbędny pierwiastek śladowy w roślinach, zwierzętach i ludziach, molibden odgrywa ważną rolę w konwersji azotu atmosferycznego do amoniaku. Fakt ten sprawia, że stosowanie molibdenu w nawozach jest częstym zjawiskiem.
Molibden jest również dodawany do pigmentów, aby te kolory były bardziej stabilne i mniej podatne na korozję. Jest powszechnie mieszany z jaskrawoczerwonymi, pomarańczowymi i żółtymi pigmentami w tuszach, farbach i tworzywach sztucznych, ponieważ sprawia, że te kolorowe produkty są lepiej odporne na działanie światła i ciepła. Jednym z mniej powszechnych zastosowań molibdenu jest środek zmniejszający palność ze względu na jego wyjątkową zdolność do tłumienia dymu. Został nawet zastosowany jako suchy smar na zewnątrz statku kosmicznego.