Легура молибдена је легура обојеног гвожђа која се састоји од молибдена као матрице и додавања других елемената. Главни легирајући елементи су титанијум, цирконијум, хафнијум, волфрам и елементи ретких земаља. Елементи титанијума, цирконијума и хафнијума не само да играју улогу јачања чврстог раствора у легури молибдена и одржавају нискотемпературну пластичност легуре, већ такође формирају стабилну и дифузно распоређену карбидну фазу за побољшање чврстоће и температуре рекристализације легуре. Легура молибдена има добру топлотну проводљивост, електричну проводљивост и низак коефицијент експанзије и има високу чврстоћу на високој температури (1100 ~ 1650 степени), што је лакше за обраду од волфрама. Може се користити као капија и анода за електронске цеви, потпорни материјал за електричне изворе светлости и за прављење калупа за ливење под притиском и екструзију, делова свемирских летелица, итд. Зато што су легуре молибдена крте на ниским температурама и крте при заваривању, и лако се оксидирају на високим температурама, њихов развој је ограничен. Индустријски произведене легуре молибдена укључују молибден-титан-цирконијум, молибден-волфрам и легуре ретких земаља молибдена, а први тип је у широј употреби. Главне методе ојачања легура молибдена су ојачавање раствором, ојачање падавинама и радно каљење. Пластичном обрадом могу се припремати плоче, траке, фолије, цеви, шипке, жице и профили од легуре молибдена, а могу се побољшати и њихова чврстоћа и нискотемпературна пластичност.
Међу ватросталним металима, молибден и његове легуре имају добру топлотну проводљивост, електричну проводљивост и низак коефицијент експанзије (слично стаклу које се користи за цеви), високу чврстоћу на високим температурама (1100 ~ 1650 степени), и лако се обрађују у поређењу са волфрамом, па се користе у сектору производње електронских цеви (капија и анода), електричног извора светлости (потпорни материјал), алата за обраду метала (матрице за ливење и екструзију и перфориране главе) и ваздухопловној индустрији. Молибден је отпоран на ерозију растопљеног стакла, а његови оксиди не контаминирају стакло. Од 1943. молибден се користи у стакларској индустрији као грејна електрода. Мо-30В легура има одличну отпорност на корозију растопљеног цинка и успешно се примењује у индустрији топљења цинка. Молибден се такође користи у производњи компоненти као што су измењивачи топлоте и вентили у производњи сумпорне киселине.