微量合金化 主要是加入微量的Ti、Zr、B、La等合金元素，加入量为0.1%~1%进行固溶强化。微量的Zr、Hf对提高钼的高温硬度作用最大，Zr、Hf、Ti对提高钼的再结晶温度有显著的效果。如此少量的合金元素能显著的提高性能，除了这些元素能细化晶粒，除去或减弱C、O2、N2等有害的作用改善了加工和焊接性能外，还由于在位错及杂质周围存在弹性应力场。当加入少量溶质元素时，他就将置于固溶体的最大位错堆积区，结果降低了弹性应力，也就降低了金属的内能，使微量合金化的合金内能小于纯金属的内能，若破坏合金的弹性平衡将需要更多的能量。此外，位错周围形成异类原子堆积，使位错难以迁移，所以使合金的再结晶温度提高。研究证实钛的最佳含量约0.5%,锆的最佳含量0.2%，锆的强化效果优于钛。
碳化物强化 加入碳及活性金属Ti、Zr、Hf等，也有加Nb或其他碳化物形成元素，形成难熔碳化物相起强化作用，碳同时还起脱氧作用，Zr、Hf、Ti金属碳化物强化钼合金的热强性大大地高于微量合金化的钼合金，但是由碳化物强化的钼合金在1700℃以下才有强化作用。
固溶强化 提高钼合金原子间接合理并形成固溶体的合金化元素有Ta、W和Re等。由于Ta会使钼变形性能恶化，因此固溶强化钼合金主要为Mo-W和Mo-Re合金。 Mo-W合金是为其抗化学腐蚀能力而开发的，这类合金应用是取代纯钨的成本低和重量轻的材料。Mo-Re合金是由于“铼效应”导致材料具有很低的塑性-脆性转变温度。
除上述强化的钼合金之外，为了改善钼的抗氧化性能，也常加入Al、Ni、Si等元素，如在钼中加入0.17%Al时，其抗氧化性能比纯钼有所提高。钼中加入30%Ni和20%Co时，在940℃，其耐氧化寿命可达100h以上。钼与硅化合形成硅化钼是一种很好的抗高温氧化的材料，它作为加热元件在空气中加热到1600~1700℃仍可继续使用，然而硅化钼脆性大，加工困难，因此一直仍未普及使用。