全球范围内具有商业开采价值的二氧化钼矿床主要分布在地质活动频繁的环太平洋成矿带和古亚洲成矿域。智利作为最大产区，其北部安托法加斯塔大区的丘基卡马塔铜钼伴生矿（含MoS₂品位0.03-0.1%）通过浮选工艺年产钼金属量超过5万吨，美国科罗拉多州的克莱马克斯矿则以原生辉钼矿为主（MoS₂含量0.2-0.5%），其露天采场深度已达400米。

中国钼资源主要集中在豫陕交界处，河南栾川三道庄露天矿的钼储量达206万吨（平均品位0.1%），采用爆破-电铲-卡车联合开采工艺；而陕西金堆城钼矿作为亚洲最大单体钼矿床，其辉钼矿晶体尺寸可达5厘米。秘鲁南部塞罗维德铜钼矿（年产钼1.8万吨）和加拿大不列颠哥伦比亚省的恩达科钼矿（钼储量28.6万吨）同样值得关注，这些矿床多与花岗斑岩体密切相关。

中亚地区的亚美尼亚卡贾兰铜钼矿（MoS₂储量15万吨）和哈萨克斯坦的科翁腊德矿采用地下崩落法开采，其特殊性在于矿石中普遍含有铼元素。近年来蒙古国奥尤陶勒盖铜金钼矿（预测钼资源量50万吨）的勘探开发，使得该地区成为新兴供应源，但这类矿床往往需要处理复杂的氧化-硫化混合矿问题。