Legura molibdena je legura obojenih metala koja se sastoji od molibdena kao matrice i dodavanja drugih elemenata. Glavni legirajući elementi su titanijum, cirkonijum, hafnijum, volfram i elementi retkih zemalja. Elementi titana, cirkonija i hafnija ne samo da igraju ulogu jačanja čvrstog rastvora u leguri molibdena i održavaju niskotemperaturnu plastičnost legure, već takođe formiraju stabilnu i difuzno raspoređenu karbidnu fazu za poboljšanje čvrstoće i temperature rekristalizacije legure. Legura molibdena ima dobru toplotnu provodljivost, električnu provodljivost i nizak koeficijent ekspanzije, i ima visoku čvrstoću na visokoj temperaturi (1100~1650 stepeni), što je lakše za obradu od volframa. Može se koristiti kao kapija i anoda za elektronske cijevi, potporni materijal za električne izvore svjetlosti, te za izradu kalupa za tlačno livenje i ekstruziju, dijelova svemirskih letjelica, itd. Zato što su legure molibdena lomljive na niskim temperaturama i krhke pri zavarivanju, i lako se oksidiraju na visokim temperaturama, njihov razvoj je ograničen. Industrijski proizvedene legure molibdena uključuju molibden-titan-cirkonij, molibden-volfram i legure retkih zemalja molibdena, a prvi tip je u široj upotrebi. Glavne metode ojačanja legura molibdena su ojačanje rastvorom, taložno ojačavanje i radno kaljenje. Plastičnom obradom mogu se pripremiti ploče, trake, folije, cijevi, šipke, žice i profili od legure molibdena, a mogu se poboljšati i njihova čvrstoća i niskotemperaturna plastičnost.
Među vatrostalnim metalima, molibden i njegove legure imaju dobru toplotnu provodljivost, električnu provodljivost i nizak koeficijent ekspanzije (slično staklu koje se koristi za cevi), visoku čvrstoću na visokim temperaturama (1100~1650 stepeni), i lako se obrađuju u poređenju sa volframom, pa se koriste u sektoru proizvodnje elektronskih cijevi (kapija i anoda), električnog izvora svjetlosti (potporni materijal), alata za obradu metala (matrice za tlačno livenje i ekstruziju i perforirane glave) i avio-industriji. Molibden je otporan na eroziju rastaljenog stakla, a njegovi oksidi ne kontaminiraju staklo. Od 1943. molibden se koristi u staklarskoj industriji kao elektroda za grijanje. Mo-30W legura ima odličnu otpornost na koroziju rastaljenog cinka i uspješno se primjenjuje u industriji topljenja cinka. Molibden se također koristi u proizvodnji komponenti kao što su izmjenjivači topline i ventili u proizvodnji sumporne kiseline.