يُستخدم أكسيد الموليبدينوم الثلاثي النقي (MoO₃) على نطاق واسع في التحفيز، وخاصة في تكرير البترول لعملية إزالة الكبريت الهيدروجينية. كما يُستخدم في حساسات الغاز، والأجهزة الكهروكرومية، وبطاريات الليثيوم أيون، وكمواد أولية لإنتاج معدن الموليبدينوم. تساهم خصائصه شبه الموصلة في جعله ذو قيمة في التطبيقات البصرية الإلكترونية وطلاءات النوافذ الشمسية الموفرة للطاقة والنوافذ المضيئة.