Molybdeenin louhintaprosessi riippuu maan sisäisistä laeista, joissa malmin suonet on löydetty. Jos malmi löytyy syvältä, kaivetaan maanalaisia kaivoksia. Jos se on pinnalla tai matalassa syvyydessä, käytetään pintakaivostekniikoita. Yhdysvaltain ympäristönsuojeluvirasto on hyvä lähde tiedon saamiseksi molybdeenikaistaleista. Kun malmia löydetään Yhdysvalloista pinnan läheltä, molybdeenin louhinta tapahtuu seuraavasti: puhdista harjan ja pintamaa, poista malmi ja palauta sijainti entiseen ulkonäköön.
Molybdeeni, jota kutsutaan myös nimellä moly, on elementti 42 jaksollisessa elementtitaulukossa. Molybdeenimalmi eli molybdeeniitti on liukasta ja jättää mustan jäljen, kun sitä siirretään kevyellä pinnalla. Monet pitivät sitä alun perin lyijynä. Vuonna 1781 Peter Jacob Hjelm eristi molybdeenin puhtaana alkuaineena, joka kuului samaan kemialliseen perheeseen kuin kromi ja volframi, elementit, jotka tunnetaan lujuudesta ja lämmönsietokyvystä.
Molybdeiniittiä on löydetty ja louhittu Kiinassa, Venäjän valtioissa, Chilessä, Kanadassa, Perussa ja Yhdysvalloissa lähellä mannerjakoa. Kaivokset voivat tuottaa erilaisia tuotteita tai tuoteyhdistelmiä: molybdeeniä vain alkulähteistä, kuparimalmeja sivutuotteiden lähteistä ja sekä molybdeeniä että kuparia sivutuotteiden lähteistä. Molybdeenikaivostoiminnan etsijät poraavat ehdotettuja etsintäalueita ja ottavat ydinnäytteitä muutaman tuhannen jalan (1000 ft = noin 305 m) välein. Nämä lieriömäiset näytteet poistetaan sadoilta jaloilta (100 jalkaa = noin 30.5 m) kallioperään.
Ensimmäinen vaihe molybdeenikaistaleiden louhinnassa on dragline -kaivukoneen käyttö. Tuhansien tonnien painoinen kaivinkone näyttää jättiläiseltä liikkuvalta nosturilta, jonka kauha on kiinnitetty kauhan päähän. Köysien ja hihnapyörien avulla kauha vedetään maata pitkin poimimalla kasveja, pintamaa ja lopulta kallioperää. Kun kaikki malmi on haettu, kaivinkone siirtyy uuteen paikkaan ja toistaa prosessin.
Kun malmi on poistettu kaivinkoneen kauhalla, se kaadetaan läheisiin, halkaisijaltaan oleviin onttoihin kaivoihin. Korkeapainevesi pakotetaan malmin päälle muodostamaan lietettä, joka imetään pois halkaisijaltaan 2 cm: n putkilla ja lähetetään tehtaalle käsittelyyn. Kallioperän palat, jotka on poistettu työmaalta matkalla myllylle, voivat olla halkaisijaltaan jopa 60.96 tuumaa (9 cm).
Seuraava prosessi on hyötykäyttö, jossa kivet jauhetaan ja erotetaan sitten malmeiksi ja jätetuotteiksi. Hyödyntäminen koostuu kolmesta osasta: pesu, erotus tiheydellä magnesiumoksidien poistamiseksi ja vaahdotus. Malmijäämät huuhdellaan toistuvasti, murskataan kuulamyllyillä ja mitoitetaan seulojen läpi, kunnes muodostuu väkevä erä, joka koostuu enimmäkseen molybdeenimalmista molybdeenidisulfidin muodossa. Molybdeeniitti on ainoa molybdeenimalmi, joka erottuu helposti kelluntaprosessin kautta, mahdollisesti siksi, että se hienona hiukkasena hylkii tai vesimolekyylit hylkivät sen.
Molybdeenidisulfidi muutetaan molybdeenioksidiksi kuumentamalla sitä ilmassa. Rikki poistetaan rikkidioksidikaasuna. Vaikka molybdeenioksidi on yleensä molybdeenin louhinnan vientituote, se voidaan muuttaa molybdeeniksi kuumentamalla sitä vetykaasun läsnä ollessa. Molybdeenioksidin sisällä oleva happi sitoutuu vedyn kanssa muodostaen liuoksen vedestä ja puhtaista molybdeeniatomeista.