El molibdeno metálico no existe en estado libre en la naturaleza. El principal mineral de molibdeno es la molibdenita (disulfuro de molibdeno, MoS₂).
Las reservas de molibdeno en la tierra son pequeñas, su contenido es solo del 0.001% del peso de la corteza terrestre, y las reservas totales de mineral de molibdeno son de aproximadamente 15 millones de toneladas, distribuidas principalmente en Estados Unidos, China, Chile, Rusia, Canadá y otros países. Las reservas probadas de metal de molibdeno de China son de 1,72 millones de toneladas, y las reservas básicas son de 3,43 millones de toneladas, ocupando el segundo lugar en el mundo después de Estados Unidos. El mineral de molibdeno se concentra en cuatro provincias: Shaanxi, Henan, Jilin y Liaoning.