工业生产的钼合金可分为Mo-Ti-Zr系、Mo-W系和Mo-Re系合金，还有以碳化铪质点沉淀强化的Mo-Hf-C系合金。TZM合金具有优异的综合性能，是应用最广泛的钼合金。TZC（Mo-1.25 Ti-0.15 Zr-0.15C）合金比TZM具有更高的高温强度和再结晶温度，但加工困难，应用受到限制。

钼合金有低温脆性和焊接脆性以及高温氧化等缺点，所以发展受到限制。用合金化的方法难以改善钼合金的高温抗氧化性能，目前只是用防护涂层改善这种性能。钼合金研究中的主要问题是提高高温强度和再结晶温度，改善材料低温塑性。纯钼材研究中的主要问题是改善低温塑性，即降低它的塑性-脆性转变温度。

钼合金的主要强化途径是固溶强化、沉淀强化和加工硬化（见金属的强化）。钛、锆和铪是钼的主要合金元素。合金元素对钼的轧制棒材硬度的影响见下页图。钛、锆和铪不仅可以固溶强化和保持材料的低温塑性，而且能形成稳定的、弥散分布的碳化物相，提高材料的强度和再结晶温度。

间隙杂质碳、氮特别是氧对塑性－脆性转变温度有严重的影响。它们在钼中的溶解度极低（室温下不大于1ppm），多余的间隙元素则以钼的化合物形式分布在晶界上，降低晶界强度，导致晶间脆性断裂。钼合金中加入微量硼能细化晶粒，净化晶界并改变晶界形态，从而提高钼的塑性：加入微量铁和钇等元素也可以改善低温塑性（见界面）。1955年吉奇（G.Geach）和休斯（J.Hughes）发现铼能明显改善钼和钨的塑性，可使钼的塑性-脆性转变温度下降到-200℃。