Chlorek molibdenu jest związkiem nieorganicznym, ciemnym lotnym ciałem stałym, wykorzystywanym głównie w badaniach nad innymi związkami molibdenu. Do celów testowych służy do testowania alergii na molibden. Związki molibdenu znajdują zastosowanie przy produkcyji części samolotowych, styków elektrycznych, silników, włókien i stopów stali wysokowytrzymałych. Można go znależć także w implantach dentytycznych.