عملیات حرارتی مولیبدن معمولاً شامل فرآیندهایی است که خواص مکانیکی آن مانند شکل‌پذیری، چقرمگی و استحکام را بهبود می‌بخشد. رایج ترین فرآیندهای عملیات حرارتی مولیبدن شامل بازپخت و کاهش استرس می باشد:

1. آنیل کردن: مولیبدن را اغلب برای کاهش سختی و افزایش شکل پذیری آنیل می کنند. فرآیند بازپخت معمولاً شامل حرارت دادن مولیبدن به دمای خاص (معمولاً در حدود 1200-1400 درجه سانتیگراد) و سپس سرد کردن آهسته آن به دمای اتاق است. این فرآیند به کاهش تنش‌های داخلی و تبلور مجدد ساختار مولیبدن کمک می‌کند و انعطاف‌پذیری و چقرمگی را بهبود می‌بخشد.

2. کاهش تنش: قطعات مولیبدنی که تحت کار سرد یا ماشینکاری گسترده قرار گرفته اند، می توانند تنش را کاهش دهند تا تنش داخلی را کاهش داده و ثبات ابعادی را بهبود بخشد. این فرآیند شامل گرم کردن مولیبدن تا دمای خاص (معمولاً در حدود 800-1100 درجه سانتیگراد) و نگه داشتن آن در آن دما برای مدتی قبل از سرد شدن آهسته است. تسکین استرس به به حداقل رساندن اعوجاج و کاهش خطر ترک خوردن اجزای مولیبدن کمک می کند.

شایان ذکر است که فرآیند عملیات حرارتی ویژه برای مولیبدن ممکن است بسته به ترکیب آلیاژ، کاربرد مورد نظر و خواص مواد مورد نظر متفاوت باشد. بنابراین، توصیه می شود با یک متخصص مواد مشورت کنید یا به دستورالعمل های خاص عملیات حرارتی مولیبدن مراجعه کنید تا از درمان مناسب برای یک کاربرد خاص اطمینان حاصل کنید.