Lielākajai daļai molibdēna savienojumu ir zema šķīdība ūdenī, bet, kad molibdēnu saturošie minerāli saskaras ar skābekli un ūdeni, iegūtais molibdāta jons MoO2-4 ir diezgan šķīstošs. Rūpnieciski molibdēna savienojumus (apmēram 14% no pasaulē saražotā elementa) izmanto augstspiediena un augstas temperatūras lietojumos kā pigmentus un katalizatorus.

Molibdēnu saturošie enzīmi ir visizplatītākie baktēriju katalizatori ķīmiskās saites pārraušanai atmosfēras molekulārajā slāpeklī bioloģiskās slāpekļa fiksācijas procesā. Pašlaik baktērijās, augos un dzīvniekos ir zināmi vismaz 50 molibdēna enzīmi, lai gan slāpekļa fiksācijā ir iesaistīti tikai baktēriju un zilaļģu enzīmi. Šīs slāpekļaāzes satur molibdēnu tādā formā, kas atšķiras no citiem molibdēna enzīmiem, kuri visi satur pilnībā oksidētu molibdēnu molibdēna kofaktorā. Šie dažādie molibdēna kofaktora enzīmi ir vitāli svarīgi organismiem, un molibdēns ir būtisks dzīvības elements visos augstākajos eikariotu organismos, lai gan ne visās baktērijās.

Fizikālās īpašības

Tīrā veidā molibdēns ir sudrabaini pelēks metāls ar Mosa cietību 5,5 un standarta atommasu 95,95 g/mol. Tā kušanas temperatūra ir 2623 °C (4753 °F); no dabā sastopamajiem elementiem augstāka kušanas temperatūra ir tikai tantalam, osmijam, rēnijam, volframam un ogleklim. Tam ir viens no zemākajiem termiskās izplešanās koeficientiem starp komerciāli izmantotajiem metāliem. Molibdēna stiepļu stiepes izturība palielinās aptuveni 3 reizes, no aptuveni 10 līdz 30 GPa, kad to diametrs samazinās no ~50–100 nm līdz 10 nm.

Ķīmiskās īpašības

Molibdēns ir pārejas metāls ar elektronegativitāti 2,16 pēc Polinga skalas. Istabas temperatūrā tas nereaģē ar skābekli vai ūdeni. Vāja molibdēna oksidēšanās sākas pie 300 °C (572 °F); masveida oksidēšanās notiek temperatūrā virs 600 °C, kā rezultātā veidojas molibdēna trioksīds. Tāpat kā daudziem smagākiem pārejas metāliem, molibdēnam ir maza tieksme veidot katjonu ūdens šķīdumā, lai gan Mo3+ katjons ir zināms rūpīgi kontrolētos apstākļos.