Entre los cultivos, las leguminosas tienen la mayor cantidad de molibdeno. Las semillas de gramíneas contienen de 0,5 a 20,0 mg de Mo por 1 kg de peso seco, en los cereales de 0,2 a 1,0 mg por 1 kg de peso seco. En general, el contenido de molibdeno en las plantas puede variar entre 0,1 y 300 mg por 1 kg de peso seco; su contenido aumenta en caso de nutrición desequilibrada de las plantas.

Las plantas consumen molibdeno en menor cantidad que el boro, el manganeso, el zinc y el cobre. Se encuentra en los órganos jóvenes en crecimiento. Las hojas contienen más cantidad que los tallos y las raíces. Gran parte del molibdeno se concentra en los cloroplastos.

El límite inferior del contenido de molibdeno para la mayoría de los cultivos es de 0,10 mg por 1 kg de peso seco, para las legumbres — 0,40 mg por 1 kg. Un contenido menor en las plantas indica una deficiencia de molibdeno. Con un rendimiento medio de trigo de hasta 6 g de 1 ha, con un rendimiento de trébol de hasta 10 g.

En las plantas, el molibdeno forma parte de la enzima nitrato reductasa, que participa en la cadena de reducción de los nitratos y en la reducción de éstos a nitritos. Forma parte de la nitrogenasa, una enzima que fija el nitrógeno atmosférico durante la fijación del nitrógeno.

La carencia de molibdeno en las plantas provoca una alteración del metabolismo del nitrógeno y la acumulación de nitratos en los tejidos. Bajo la influencia del molibdeno en los nódulos de las leguminosas aumenta la actividad de las deshidrogenasas — enzimas que proporcionan el flujo de hidrógeno para unir el nitrógeno atmosférico. El molibdeno interviene en la biosíntesis de los ácidos nucleicos, la fotosíntesis, la respiración y la síntesis de pigmentos y vitaminas.

El papel del molibdeno en el proceso de fijación del nitrógeno determina la mejora de la nutrición nitrogenada de los cultivos de leguminosas al aplicar abonos de molibdeno, aumenta la eficacia de los abonos de fósforo-potasio. Al mismo tiempo, aumentan el rendimiento y el contenido en proteínas. La aplicación de molibdeno a cultivos no leguminosos al potenciar la asimilación del nitrógeno nítrico aumenta la utilización y asimilación del nitrógeno de los fertilizantes y del suelo, y reduce las pérdidas improductivas de nitrógeno debidas a la desnitrificación y a la lixiviación de nitratos. Esto se ha demostrado en estudios con ¹⁵N en cultivos de hortalizas y algodón.

Los cultivos más exigentes en abonos de molibdeno son el trébol, la alfalfa, la soja, los guisantes, las judías, las habas, la veza, el altramuz, la colza y algunos cultivos hortícolas (lechuga, espinaca, coliflor, tomate). Es menos probable que los fertilizantes de molibdeno aumenten el rendimiento de los cultivos no leguminosos que el de las leguminosas.

Los signos externos de la carencia moderada de molibdeno en las leguminosas son similares a los de la carencia de nitrógeno. Si la carencia es más grave, el crecimiento de la planta se ralentiza, las raíces no desarrollan nódulos, las plantas se vuelven de color verde pálido, los limbos se deforman y las hojas mueren prematuramente.

Las dosis elevadas de molibdeno son tóxicas para las plantas. Un contenido de molibdeno de 1 mg por 1 kg de peso seco en los productos agrícolas es perjudicial para los animales y las personas. Cuando el contenido de molibdeno en las plantas supera los 20 mg por 1 kg de peso seco, se observa una toxicosis por molibdeno en los animales al comer plantas frescas, y en los seres humanos — gota endémica (de molibdeno). El efecto tóxico del molibdeno disminuye cuando las plantas se secan o se congelan, ya que en ese caso la cantidad de formas solubles de molibdeno disminuye, así como cuando se añade cobre a los alimentos de los animales y los seres humanos.

El efecto positivo sobre el rendimiento y la calidad de los cultivos hortícolas se debe a la mejora de la nutrición nitrogenada de los fertilizantes y del suelo.