ישנם שני מקורות של מוליבדן בסביבה

(1) בלייה משחררת מוליבדן מסלעים. ההערכה היא ש-1,000 טון ממנו חודר לגופי מים ולקרקעות מדי שנה ונודד דרך הסביבה. פיזור לא אחיד של מוליבדן גורם ל"מחלות קרקע ומים" באזורים מסוימים עקב חוסר מוליבדן, ול"מחלות גאוט" (למשל ארמניה) באזורים מסוימים עקב תכולת מוליבדן גבוהה.
(ii) היישום הרחב יותר של מוליבדן בפעילויות אנושיות ושריפת דלקים מאובנים המכילים מוליבדן (למשל, פחם) הגדילו את כמות המוליבדן שמסתובבת בסביבה. הייצור העולמי של מוליבדן הוא 100,000 טון בשנה, ו-800 טון של מוליבדן נשרף ומשוחרר לסביבה מדי שנה. כמות המוליבדן שנוספה למחזור על ידי פעילות אנושית עולה על המחזור הטבעי. התעשיות שמשתמשות הכי הרבה במוליבדן הן מתכות, אלקטרוניקה, טילים וחלל, אנרגיה אטומית, כימיה וחקלאות. זיהום מוליבדן לא נחקר מספיק.

הובלת מוליבדן בסביבה קשורה לתנאי החמצון וההפחתה, לחומציות ולבסיסיות של הסביבה ולהשפעה של אמצעים אחרים. ככל שהמים והאדמה מחמצנים ובסיסיים יותר, כך קל יותר למוליבדן ליצור יוני MoO; צמחים יכולים לקלוט מוליבדן במצב זה. החומציות של הסביבה עולה או יכולת ההפחתה עולה, מוליבדן הופך בקלות ליונים מורכבים, ובסופו של דבר יוצר MoO; מצב זה של מוליבדן מתקבע בקלות על ידי קולואידים של חימר ואדמה וחומצה הומית והופך ללא פעיל, ואינו יכול להיספג על ידי צמחים. באוקיינוס, הסביבה המצמצמת של הים העמוק גורמת לספיגת המוליבדן על ידי חומרים אורגניים ולאחר מכן עטופה בקולואידים המכילים מנגן, ובסופו של דבר יוצרים גושים ששוקעים לקרקעית הים ומורחקים ממחזור הביוספרה.
למוליבדן יש השפעה נמוכה על בעלי חיים ודגים בעלי דם חם. לרמות גבוהות של מוליבדן יש השפעה שלילית על צמחים, בדיקות מראות כי: ריכוז מוליבדן של 0.5 ~ 100 מ"ג לליטר כאשר לגידול הפשתן תהיה דרגות השפעה שונות; 10 ~ 20 מ"ג לליטר כאשר לצמיחה של פולי סויה יש השפעה מזיקה; 25 ~ 35 מ"ג לליטר כאשר צמיחת הכותנה מזיקה במידה קלה; 40 מ"ג לליטר כאשר לגידול של סלק סוכר יש השפעה מזיקה. כאשר ריכוז המוליבדן במים יגיע ל-5 מ"ג/ליטר, ייעכב הטיהור העצמי הביולוגי של המים; כאשר 10 מ"ג/ליטר, השפעה זו תיעכב עוד יותר, ולמים יש טעם עפיצות חזק; כאשר 100 מ"ג/ליטר, הצמיחה החיידקית של גוף המים מואטת, ולמים יש טעם מר. סין קובעת כי הריכוז המרבי המותר של מוליבדן במי תהום הוא 0.5 מ"ג/ליטר, הריכוז המרבי המותר של מוליבדן מסיס באוויר בית המלאכה הוא 4 מ"ג/מ"ק; ומוליבדן בלתי מסיס הוא 6 מ"ג/מ"ק.