目前，世界上主要的钼矿分布在美洲大陆分水岭附近的国家如加拿大、美国、墨西哥、秘鲁、智利以及中国和独联体国家。 2008年，钼矿储量基数为1900万吨（美国地质调查局数据）。 中国储量最大，其次是美国和智利。许多钼矿山位列世界上产量最高的矿山，其中最大的矿山每天可以运输超过50,000吨的矿石。
钼矿开采和加工均遵循严格的环保法规，达到了最低排放。
钼存在于多种矿物中，但只有辉钼矿（MoS2）适用于钼产品的工业化生产。辉钼矿可以是一个单独矿体中唯一的矿化物，但通常它与其他金属特别是铜的硫化矿物共生。各种矿体的Mo含量介于0.01-0.25％。
根据矿体中所含矿物及其质量，将钼矿分为三类：
原生矿，其中辉钼矿的回收是唯一的目标;
副产品矿，其中含铜矿石的回收是主要目标，辉钼矿回收提供额外的经济价值;
共生产品矿，矿山的商业可行性要求辉钼矿和含铜矿物均被回收钼矿石，深灰色区域是MoS2，而浅色区域则是无价值的岩石，称为脉石
如果矿石靠近地表，则采用露天矿开采技术，挖掘覆盖层以便露出矿体便于开采。如果矿石位于地下深处，则采用地下矿块崩落技术。大块矿石从底部被切割并在自重下崩溃，产生的矿石被移送到地面进行处理。
将开采出来的矿石用球磨机或棒磨机矿石粉碎并研磨成直径仅为若干微米的细颗粒，将辉钼矿从脉石（无价值的岩石）中释放出来。
研磨机将足球大小的岩石粉碎至砾石的大小，再用球磨机将材料进一步磨小至化妆扑面粉的程度。
在浮选步骤中，经研磨后的矿石/脉石粉与液体药剂混合并充气。 较低密度的矿石在泡沫中上浮被收集，而无用的脉石则下沉被丢弃。 浮选以这种方式将金属矿物与无用脉石分离，如果是铜/钼矿石，则将辉钼矿与硫化铜分离。
得到的MoS2精矿含有85％至92％的MoS2。 如果必要的话，可采用酸浸做进一步处理来溶解铜和铅等杂质。
将MoS2 精矿于500-650℃的温度下在空气中焙烧，转化为钼焙砂（MoO3）（也叫做工业氧化钼），化学反应如下：
2MoS2 + 7O2 → 2MoO3 + 4SO2
MoS2 + 6MoO3 → 7MoO2 + 2SO2
2MoO2 + O2 → 2MoO3
焙烧采用多膛炉，辉钼精矿从炉顶部加入，与从底部吹入的气体和加热的空气流逆向而动。 下图是典型焙烧炉中的一层。 大型旋转耙臂不断翻动辉钼精矿物料以促进化学反应。排放的焙烧炉气体经过脱硫系统或石灰洗涤装置除去二氧化硫。
所得的工业氧化钼通常含有最少57％的钼和少于0.1％的硫。大约40％-50％的钼以这种形式被使用，主要用作炼钢的合金元素。
来自铜矿的一些副产物辉钼精矿含有少量（<0.10％）的铼。采用钼焙烧炉回收铼，是这种稀有金属的主要工业来源之一。
大约30％-40％的工业氧化钼被加工成钼铁（FeMo）。 将工业氧化钼与氧化铁混合，用硅铁和铝还原，发生铝热反应，产生重达数百千克的钼铁锭。 它含有60％-75％的钼，其余基本为铁。 在空气冷却之后，将锭料压碎并筛分，得到所需粒度范围的FeMo。
全世界生产的钼焙砂中约25％被加工成各类钼化学品。采用升华法生产纯三氧化钼（MoO3），或通过化学湿法工艺生产各种纯钼化学品（主要是三氧化钼和钼酸盐）。
将钼焙砂溶解在碱性介质（氢氧化铵或氢氧化钠）中，然后通过沉淀和过滤和/或溶剂萃取除去杂质。所得的钼酸铵溶液通过结晶或酸沉淀被转化为任何一种钼酸盐产物。 通过煅烧可进一步将其加工成纯三氧化钼。
钼金属是通过在氢气中还原纯三氧化钼或钼酸铵生产出来的。
纯三氧化钼或二钼酸铵化学还原成金属需要两个阶段，因为直接转化为金属会释放热量，从而抑制该过程。 第一阶段还原为MoO2，是在450-650℃范围内进行。 在第二阶段的还原反应中，二氧化钼在1000-1100℃的温度范围被还原成为钼金属。 历史上看，这两个阶段都是将装有反应原料粉末的小舟推入管式炉的流动氢气气氛中完成的。 目前在第一阶段还原操作中，旋转炉正日益普遍，其中粉末在流动的氢气氛中通过旋转的倾斜管连续进料，由此提高了生产效率。
