，Mo-O之间为双键。固态时，无水三氧化钼为正交晶系，含有变形八面体MoO构成的层状结构。八面体成链，之间有氧原子交联，八面体中一条Mo-O（非交联氧）键长较短。
制备.工业上用二硫化钼氧化制备三氧化钼：实验室中，则可先由钼酸钠溶液酸化制得三氧化钼水合物，再将其干燥制得：
反应.三氧化钼可溶于碱，生成钼酸盐：根据pH的不同，钼酸盐可以以正钼酸盐或多钼酸盐存在。三氧化钼高温与氢气反应，最终产物是金属钼。金属钼即通过此法制取：三氧化钼在160 °