Ammoniummolybdat wird als Katalysator in Kupferphosphat-Rohöl, als Quelle für Molybdat-Ionen, als analytische Reagenzien und als Katalysator bei der Dehydratation und Entschwefelung in der Kohletechnologie, zur Katalysatorherstellung, als Mikronährstoffe für Düngemittel, für Tierfutteranwendungen, als Korrosionsinhibitoren, Metalloberflächenbehandlung, hochreine Metalle und Legierungen (Sintern), zur Pigmentherstellung verwendet. Es wird auch zum Schmelzen von Molybdän-Ferro und als Rohstoff für die Herstellung von Molybdäntrioxid und metallischem Molybdänpulver verwendet und auch häufig in die Ölindustrie.