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La configuración electrónica del molibdeno es [Kr]4d55s1, por lo que tiene seis electrones de valencia. Dependiendo a cuál átomo se enlaza, el metal puede perder todos sus electrones y tener valencia de +6 (VI). Por ejemplo, si forma enlaces con el átomo electronegativo de flúor (MoF6).
Sin embargo, puede perder de 1 a 5 electrones. Así, sus valencias abarcan el intervalo de +1 (I) a +5 (V). Cuando pierde solamente un electrón, éste sale del orbital 5s, y su configuración queda como [Kr]4d5. Los cinco electrones del orbital 4d requieren de medios muy ácidos y especies muy afines a los electrones para abandonar el átomo de Mo.
De sus seis valencias, ¿cuáles son las más comunes? Las +4 (IV) y +6 (VI). El Mo (IV) tiene configuración [Kr]4d2, mientras que el Mo (VI), [Kr].
Para el Mo4+ no queda claro por qué es más estable que, por ejemplo, el Mo3+ (como ocurre con el Cr3+). Pero para el Mo6+ es posible perder estos seis electrones debido a que se vuelve isoelectrónico al gas noble kriptón.