Rūpnieciski ražotos molibdēna sakausējumus var iedalīt Mo-Ti-Zr sērijā, Mo-W sērijā un Mo-Re sērijas sakausējumos, kā arī Mo-Hf-C sērijas sakausējumos, kas ir nogulsnēti stiprināti ar hafnija karbīda daļiņām. TZM sakausējumam ir izcilas visaptverošas īpašības, un tas ir visplašāk izmantotais molibdēna sakausējums. TZC (Mo-1.25 Ti-0.15 Zr-0.15C) sakausējumam ir augstāka izturība augstā temperatūrā un pārkristalizācijas temperatūra nekā TZM, taču to ir grūti apstrādāt un tā pielietojums ir ierobežots.
Molibdēna sakausējumiem ir tādi trūkumi kā trauslums zemā temperatūrā, metināšanas trauslums un oksidēšanās augstā temperatūrā, tāpēc to attīstība ir ierobežota. Leģējot ir grūti uzlabot molibdēna sakausējumu izturību pret oksidēšanos augstā temperatūrā. Pašlaik šīs darbības uzlabošanai tiek izmantoti tikai aizsargpārklājumi. Galvenā problēma molibdēna sakausējumu izpētē ir uzlabot izturību augstā temperatūrā un rekristalizācijas temperatūru, kā arī uzlabot materiāla plastiskumu zemā temperatūrā. Galvenā problēma tīra molibdēna materiālu izpētē ir uzlabot zemas temperatūras plastiskumu, tas ir, samazināt tā plastiskuma-trausluma pārejas temperatūru.
Galvenās molibdēna sakausējumu stiprināšanas metodes ir cietā šķīduma stiprināšana, nokrišņu stiprināšana un darba rūdīšana (sk. metālu stiprināšana). Titāns, cirkonijs un hafnijs ir galvenie molibdēna leģējošie elementi. Leģējošu elementu ietekme uz molibdēna velmēto stieņu cietību ir parādīta attēlā nākamajā lapā. Titāns, cirkonijs un hafnijs var ne tikai stiprināt un uzturēt materiāla plastiskumu zemā temperatūrā, bet arī veidot stabilu un izkliedētu karbīda fāzi, kas uzlabo materiāla izturību un pārkristalizācijas temperatūru.
Intersticiālie piemaisījumi ogleklis, slāpeklis, īpaši skābeklis, nopietni ietekmē plastiskuma-trausluma pārejas temperatūru. To šķīdība molibdēnā ir ārkārtīgi zema (istabas temperatūrā ne vairāk kā 1 ppm), un liekie intersticiālie elementi tiek sadalīti uz graudu robežām molibdēna savienojumu veidā, samazinot graudu robežu stiprību un izraisot trauslus lūzumus starp graudiem. Bora mikroelementu pievienošana molibdēna sakausējumam var uzlabot graudus, attīrīt graudu robežas un mainīt graudu robežu morfoloģiju, tādējādi uzlabojot molibdēna plastiskumu: mikroelementu, piemēram, dzelzs un itrija, pievienošana var arī uzlabot plastiskumu zemā temperatūrā. (skatiet saskarni). 1955. gadā G. Geach un J. Hughes atklāja, ka rēnijs var ievērojami uzlabot molibdēna un volframa plastiskumu un samazināt molibdēna plastiskuma-trausluma pārejas temperatūru līdz -200 ℃.