Молибден относится к эссенциальным (жизненно необходимым) микроэлементам. Соединения молибдена поступают в организм человека вместе с пищей в количестве 75-250 мкг в сутки. Растворимые соединения легко всасываются из желудочно-кишечного тракта, а также абсорбируются из легких. Молибден входит в состав многих ферментов (ксантиндегидрогеназы, ксантиноксидазы, альдегидоксидазы, нитроредуктазы, сульфитоксидазы и др.), которые являются катализаторами окислительно-восстановительных процессов в растительных и животных организмах. Активные центры ферментов обычно содержат молибден, связанный с серой. Например, ксантиноксидаза – фермент, ускоряющий обмен сложных белков (в частности, пуриновый обмен):
ксантиноксидаза
ксантин + О2 + H2O 
мочевая кислота + H2O2
Если мочевая кислота не успевает выводиться из организма, то её соли скапливаются в суставах и мышечных сухожилиях, вызывая подагру. Установлено, что недостаток молибдена в организме сопровождается уменьшением в тканях ксантиноксидазы, что приводит к образованию в почках ксантиновых камней. Кроме того, происходит накопление в организме меди вплоть до медной интоксикации. Основные проявления дефицита молибдена в человеческом организме – это повышенная возбудимость, раздражительность, нарушение зрительной адаптации к темноте («куриная слепота»), тахикардия.
Как лекарственные препараты соединения молибдена в медицинской практике не применяются. Однако в настоящее время ведется изучение эффективности тетрамолибдата аммония в терапии новообразований головного мозга и при мужском бесплодии. Имеются данные, что молибден играет важную роль в процессе включения фтора в зубную эмаль, а также в стимуляции процессов кроветворения.