A molibdén fém szabad állapotban nem létezik a természetben. A molibdén fő ásványa a molibdenit (molibdén-diszulfid, MoS₂).
A földi molibdénkészletek kicsik, tartalma a földkéreg tömegének mindössze 0,001%-a, a molibdénérc teljes készlete pedig körülbelül 15 millió tonna, főként az Egyesült Államokban oszlik el. Kína, Chile, Oroszország, Kanada és más országok. Kína bizonyított molibdén fémkészlete 1,72 millió tonna, az alaptartalék pedig 3,43 millió tonna, ami az Egyesült Államok után a második helyen áll a világon. A molibdénérc négy tartományban koncentrálódik: Shaanxi, Henan, Jilin és Liaoning.