モリブデン金属は自然界に自由な状態では存在しません。モリブデンの主な鉱物はモリブデン輝水鉛鉱（二硫化モリブデン、MoS₂）です。
地球上のモリブデンの埋蔵量は少なく、その含有量は地球の地殻の重量のわずか0.001％です。モリブデン鉱石の総埋蔵量は約1500万トンで、主に米国、中国、チリ、ロシア、カナダなどの国に分布しています。中国の証明済みモリブデン金属埋蔵量は172万トン、基本埋蔵量は343万トンで、米国に次いで世界第2位です。モリブデン鉱石は、陝西省、河南省、吉林省、遼寧省の4つの省に集中しています。