Аммоний молибденовокислый применяется для производства проволоки, прутков, полос, лент, для катализаторов гидроочистки, производства электролампового оборудования, особо чистого молибдена и твёрдых сплавов. Является удобрением для растений и используется в сельском хозяйстве в качестве микродобавок молибдена. Также аммоний молибденовокислый используется в лабораторных биохимических исследованиях и при электронной микроскопии как контрастирующее вещество; в текстильной промышленности для окрашивания тканей, в химической — для производства красок и лаков.