Metal molibdenowy nie występuje w stanie wolnym w naturze. Głównym minerałem molibdenu jest molibdenit (dwusiarczek molibdenu, MoS₂).
Rezerwy molibdenu na Ziemi są niewielkie, jego zawartość stanowi zaledwie 0.001% masy skorupy ziemskiej, a całkowite rezerwy rudy molibdenu wynoszą około 15 milionów ton, głównie w Stanach Zjednoczonych, Chinach, Chile, Rosji, Kanadzie i innych krajach. Udowodnione rezerwy metalu molibdenowego w Chinach wynoszą 1,72 miliona ton, a podstawowe rezerwy wynoszą 3,43 miliona ton, co daje drugie miejsce na świecie po Stanach Zjednoczonych. Ruda molibdenu jest skoncentrowana w czterech prowincjach: Shaanxi, Henan, Jilin i Liaoning.