Legura molibdena je legura obojenih metala koja se sastoji od molibdena kao matrice i dodanih drugih elemenata. Glavni legirajući elementi su titan, cirkonij, hafnij, volfram i elementi rijetke zemlje. Elementi od titana, cirkonija i hafnija ne samo da igraju ulogu jačanja čvrste otopine u molibdenskoj slitini i održavaju niskotemperaturnu plastičnost legure, već također tvore stabilnu i difuzno raspodijeljenu karbidnu fazu za poboljšanje čvrstoće i temperature rekristalizacije legure. Legura molibdena ima dobru toplinsku vodljivost, električnu vodljivost i nizak koeficijent širenja, te ima visoku čvrstoću na visokoj temperaturi (1100~1650 stupnjeva), što je lakše obraditi od volframa. Može se koristiti kao vrata i anoda za elektronske cijevi, nosivi materijal za električne izvore svjetlosti i za izradu kalupa za tlačno lijevanje i ekstruziju, dijelova svemirskih letjelica itd. Budući da su legure molibdena krte na niskim temperaturama i krte pri zavarivanju, i lako oksidiraju na visokim temperaturama, njihov razvoj je ograničen. Industrijski proizvedene legure molibdena uključuju legure molibden-titan-cirkonij, molibden-volfram i molibden rijetke zemlje, a prva vrsta se više koristi. Glavne metode ojačanja molibdenovih legura su ojačanje otopinom, taloženje i očvrsnuće. Ploče, trake, folije, cijevi, šipke, žice i profili od legure molibdena mogu se pripremiti plastičnom preradom, a također se može poboljšati njihova čvrstoća i niskotemperaturna plastičnost.
Među vatrostalnim metalima, molibden i njegove legure imaju dobru toplinsku vodljivost, električnu vodljivost i nizak koeficijent širenja (slično staklu koje se koristi za cijevi), visoku čvrstoću na visokim temperaturama (1100~1650 stupnjeva) i lako se obrađuju u usporedbi s volframom, pa se koriste u proizvodnom sektoru elektronskih cijevi (vrata i anoda), izvora električnog svjetla (potporni materijal), alata za obradu metala (matrice za tlačno lijevanje i ekstruziju i perforirane glave) i zrakoplovnoj industriji. Molibden je otporan na eroziju rastaljenog stakla, a njegovi oksidi ne zagađuju staklo. Od 1943. molibden se koristi u industriji stakla kao elektroda za grijanje. Mo-30W legura ima izvrsnu otpornost na koroziju rastaljenog cinka i uspješno se primjenjuje u industriji taljenja cinka. Molibden se također koristi u proizvodnji komponenti kao što su izmjenjivači topline i ventili u proizvodnji sumporne kiseline.