Molybden er et sølvhvitt transisjonsmetall som er hardt, men lettere formbart enn wolfram. Det reagerer ikke med hverken luft eller vann ved romtemperatur, men ved høyere temperaturer oksiderer det og danner molybdentrioksid. Av grunnstoffene er det bare tantal, osmium, rhenium og wolfram som har høyere smeltepunkt. Molybden brenner i temperaturer over 600 °C og har den laveste termiske utvidelseskoeffisienten av alle metaller i kommersiell bruk.