氢还原高纯三氧化钼的化学反应式为：

 

MoO3+H2	450~650℃	MoO2+H2O↑     △H°298＝-85kJ
	→

 

MoO₃+H₂→Mo+2H₂O↑     △H°298＝105kJ

 

反应条件下MoO₃与MoO₂还可能反应，生成中间氧化物（如Mo₄O₁₁等）。

    氢还原三氧化钼的标准工艺分作三阶段：

    （1）三氧化钼被还原成二氧化钼：

 

MoO₃+H₂←→MoO₂＋H₂O

 

    这是一个放热反应。在400~600℃时平衡条件为P_H2O/P_H2＝5.0×10⁷~1.7×10⁶。盛有MoO₃粉的镍舟在四管马弗炉内缓慢前移，炉温从400℃上升，在550℃前反应结束，加温至650℃。排出MoO₂粉。若550℃时反应未结束，易熔中间氧化物会在550~600℃熔化，使炉料烧结，还原不充分。

    （2）二氧化钼被还原成钼粉：这是个吸热反应，盛MoO₂的镍舟在13管炉内缓慢前移，炉温延炉管从650℃上升到950℃，反应MoO₂+2H₂←→Mo + 2H₂O平衡中，P_H2O/P_H2 很小； 645℃为0.234，800℃为0.398，927℃为0.55。所以所通入氢气要充分干燥、露点-40~50℃作还原剂。

    （3）补充还原：为降低第二段产出钼粉中含氧量。还要在1000~1100℃下对它补充还原。此种温度，对第一、二段所用镍铬管和加热器在空气中化学稳定性下降。第三段是在充满氢气，设密闭炉壳的管状炉中进行。至此，钼粉中氧含量仅0.25%~0.3%。

     这三段工艺在生产实施中，又简化成：（1）没有第三段补充氧化。（2）将第一段、第二段在同1台十三管炉内进行。（3）将第一段与仲钼酸铵分解合在一道工序完成，向仲钼酸铵分解转炉通入氢气，此两反应温度接近，经此工艺后，不是产出MoO₃，而是直接产出MoO₂。不管怎么变化，都离不了上述化学反应的几个阶段。

     通过还原产出的钼粉，可通过粉冶成型，或电弧炉熔株、电子束熔炼等方法成型。