I sin rene form er molybdæn et sølvgrå metal med et smeltepunkt på 2,623 °C (4,753 °F). Den har en Mohs hårdhed på 5.5 og en standard atomvægt på 95.95 g/mol; Blandt de naturligt opdagede grundstoffer er det kun tantal, osmium, rhenium, wolfram og kulstof, der har højere smeltepunkter end molybdæn.
Molybdæn og molybdænlegeringer er ildfaste metal og legeringer med et meget højt smeltepunkt (ikke-legeret 2623 °C) og en lav termisk udvidelseskoefficient.
Sammenlignet med rene molybdænprodukter har molybdæn-rhenium og molybdæn-rhenium-legeringer fordele i sjældne jordarters molybdænprodukter og er meget udbredt inden for metallurgi, maskiner, petroleum, kemikalier, luftfart, elektronik og andre områder. Blandt dem er sjældne jordarters dopet molybdæn en ny type materiale, der kombinerer struktur og funktion, og som har fået stigende opmærksomhed.
Tilføjelse af sjældne jordarters elementer kan ikke kun forbedre molybdænens rekrystallisationstemperatur og højtemperaturkrybningsmodstand, men reducerer også den plastisk-skøre overgangstemperatur for molybdæn betydeligt, øger duktiliteten og forbedrer stuetemperaturens skørhed og højtemperatur-anti-sag molybdæns evne.