Produkowane przemysłowo stopy molibdenu można podzielić na stopy serii Mo-Ti-Zr, serii Mo-W i serii Mo-Re, a także stopy serii Mo-Hf-C, które są wzmacniane wydzieleniowo cząstkami węglika hafnu. Stop TZM ma doskonałe wszechstronne właściwości i jest najczęściej stosowanym stopem molibdenu. Stop TZC (Mo-1,25 Ti-0,15 Zr-0,15C) ma wyższą wytrzymałość na wysokie temperatury i temperaturę rekrystalizacji niż TZM, ale jest trudny w obróbce i jego zastosowanie jest ograniczone.
Stopy molibdenu mają wady, takie jak kruchość w niskich temperaturach, kruchość spawania i utlenianie w wysokiej temperaturze, więc ich rozwój jest ograniczony. Trudno jest poprawić odporność stopów molibdenu na utlenianie w wysokiej temperaturze przez dodawanie stopów. Obecnie w celu poprawy tej wydajności stosuje się tylko powłoki ochronne. Głównym problemem w badaniach stopów molibdenu jest poprawa wytrzymałości wysokotemperaturowej i temperatury rekrystalizacji oraz poprawa plastyczności niskotemperaturowej materiału. Głównym problemem w badaniach czystych materiałów molibdenowych jest poprawa plastyczności niskotemperaturowej, czyli obniżenie temperatury przejścia plastyczności w kruchość.
Główne metody wzmacniania stopów molibdenu to wzmacnianie w roztworze stałym, wzmacnianie wydzieleniowe i umocnienie przez zgniot (patrz wzmacnianie metali). Tytan, cyrkon i hafn to główne pierwiastki stopowe molibdenu. Wpływ pierwiastków stopowych na twardość prętów molibdenowych przedstawiono na rysunku na następnej stronie. Tytan, cyrkon i hafn mogą nie tylko wzmacniać i utrzymywać niskotemperaturową plastyczność materiału, ale także tworzyć stabilną i rozproszoną fazę węglikową, która poprawia wytrzymałość i temperaturę rekrystalizacji materiału.
Zanieczyszczenia międzywęzłowe węgiel, azot, zwłaszcza tlen, mają poważny wpływ na temperaturę przejścia plastyczność-kruchość. Ich rozpuszczalność w molibdenu jest niezwykle niska (nie więcej niż 1 ppm w temperaturze pokojowej), a nadmiar pierwiastków międzywęzłowych rozprowadza się na granicach ziaren w postaci związków molibdenu, zmniejszając wytrzymałość granic ziaren i powodując kruche pękanie między ziarnami. Dodatek śladowego boru do stopu molibdenu może rozdrobnić ziarna, oczyścić granice ziaren i zmienić morfologię granic ziaren, poprawiając w ten sposób plastyczność molibdenu: dodanie pierwiastków śladowych, takich jak żelazo i itr, może również poprawić plastyczność w niskich temperaturach (patrz interfejs). W 1955 r. G. Geach i J. Hughes odkryli, że ren może znacznie poprawić plastyczność molibdenu i wolframu oraz może obniżyć temperaturę przejścia plastyczności do kruchości molibdenu do -200 ℃.