MoO₂分子量为127.94，含Mo74.99%。纯MoO₂呈暗灰色、深褐色粉末状。25℃时，MoO₂的生成热为550kJ/mol，密度为6.34~6.47g/cm³。MoO₂呈金红石单斜结晶构造，单位晶体（晶胞）由两个MoO₂分子组成，晶格参数为a= 0.5608nm, b= 0.4842nm，c=0.5517nm，d=11.975nm。 MoO₂可溶于水，易溶于盐酸及硝酸，但不溶于氨水等碱液里。在空气、水蒸气或氧气中继续加热MoO₂，它将被进一步氧化，直至*生成MoO₃。在真空中加热到1520~1720℃，固态MoO₂局部升华而不分解出氧，但大部分MoO₂分解成MoO₃气体和固态Mo。Jette. E. R（1935年）报道：MoO₂在1980℃±50℃、0.1MPa（惰性气体）的条件下分解成钼和氧。 MoO₂是钼氧化的终产物。

MoO₃为淡绿或淡青色的白色粉末。分子量为143.94，含Mo 66.65%。25℃时，MoO₃的生成热为668kJ/mol，密度为4. 692g/cm³，熔点为795℃，沸点为1155℃．在低于熔点的温度已开始升华．在520~720℃时，升华呈气体的三氧化相为Mo_xO_3x分子混合物，其中x=3~5，以x=3为主。 MoO₃微溶于水而生成钼酸。18℃，MoO₃溶解度为1.066%，70℃时为2.05%。溶于水的三氧化钼与水按不同比例组成一系列同多酸，nMoO₃·mH₂O，其中n≥m。这一系列同多酸中比较重要的有：钼酸H₂MoO₄（n=m=1），仲钼酸H₆Mo₇O₂₄，（n=7，m=3），四钼钼酸H₂Mo₄O₁₃（n=4，m=1）。这些同多酸可看作两个或多个同种简单含氧酸分子缩水而成。比如7H₂MoO₄←→H₆Mo₇O₂₄+ 4H₂O。X分析发现，Mo₇O₂₄的结构由七个MoO₆正八面体相连而成。 MoO₃易溶于氨水、碱金属碱液中，生成与同多酸对应的盐。MoO₃在碱性介质（pH>10）中往往呈MoO₄存在，而在酸性介质中，它往往以Mo₇O₂₄（pH≤6~8）或Mo₈O₂₄（pH=1.5~2.9）形式存在。作为钼的重要化工产品——工业钼酸铵，也正是这一系列同多酸的铵盐混合物。钼钒酸混合显色液