Hợp kim molypden là hợp kim không chứa sắt bao gồm molypden làm chất nền và thêm các nguyên tố khác. Các nguyên tố hợp kim chính là titan, zirconi, hafni, vonfram và các nguyên tố đất hiếm. Các nguyên tố titan, zirconi và hafni không chỉ đóng vai trò tăng cường dung dịch rắn trong hợp kim molypden và duy trì tính dẻo ở nhiệt độ thấp của hợp kim mà còn tạo thành pha cacbua phân bố khuếch tán và ổn định để cải thiện độ bền và nhiệt độ kết tinh lại của hợp kim. Hợp kim molypden có độ dẫn nhiệt, độ dẫn điện tốt và hệ số giãn nở thấp, có độ bền cao ở nhiệt độ cao (1100 ~ 1650 độ), dễ gia công hơn vonfram. Nó có thể được sử dụng làm cổng và cực dương cho ống điện tử, vật liệu hỗ trợ cho nguồn sáng điện và để chế tạo khuôn đúc và đùn, các bộ phận tàu vũ trụ, v.v. Vì hợp kim molypden giòn ở nhiệt độ thấp và giòn khi hàn, dễ bị oxy hóa ở nhiệt độ cao nên sự phát triển của chúng bị hạn chế. Hợp kim molypden sản xuất công nghiệp bao gồm molypden-titan-zirconium, molypden-vonfram và hợp kim đất hiếm molypden, và loại đầu tiên được sử dụng rộng rãi hơn. Các phương pháp gia cường chính của hợp kim molypden là gia cường dung dịch, gia cường kết tủa và làm cứng. Tấm, dải, lá, ống, thanh, dây và hồ sơ hợp kim molypden có thể được chế tạo thông qua quá trình gia công nhựa và độ bền và độ dẻo ở nhiệt độ thấp của chúng cũng có thể được cải thiện.
Trong số các kim loại chịu lửa, molypden và hợp kim của nó có độ dẫn nhiệt, độ dẫn điện tốt và hệ số giãn nở thấp (tương tự như thủy tinh dùng làm ống), độ bền cao ở nhiệt độ cao (1100~1650 độ) và dễ gia công hơn so với vonfram, vì vậy chúng được sử dụng trong lĩnh vực sản xuất ống điện tử (cổng và anot), nguồn sáng điện (vật liệu hỗ trợ), công cụ gia công kim loại (khuôn đúc và đùn và đầu đục lỗ) và ngành công nghiệp hàng không vũ trụ. Molypden có khả năng chống xói mòn thủy tinh nóng chảy và các oxit của nó không làm ô nhiễm thủy tinh. Từ năm 1943, molypden đã được sử dụng trong ngành công nghiệp thủy tinh làm điện cực gia nhiệt. Hợp kim Mo-30W có khả năng chống ăn mòn kẽm nóng chảy tuyệt vời và đã được ứng dụng thành công trong ngành công nghiệp luyện kẽm. Molypden cũng được sử dụng trong sản xuất các thành phần như bộ trao đổi nhiệt và van trong sản xuất axit sunfuric.