三氧化钼（molybdenum trioxide），分子式为MoO3，分子量为144。

2017年10月27日，世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考，三氧化钼在2B类致癌物清单中。

理化性质

外观与性状：白色晶状粉末
熔点（℃）：795
相对密度（水=1）：4.69
沸点（℃）：1150（升华）
分子式：MoO3
分子量：143.94
溶解性：微溶于水，溶于浓硝酸、浓盐酸，易溶于浓碱。 [3]
加热时变黄色，冷时即复原。即使在低于熔点情况下，也有显著的升华现象。不溶于水，能溶于氨水和强碱。与碱溶液和许多金属氧化物反应生成钼酸盐和多钼酸盐。由辉钼矿（MoS2）灼烧或将盐酸加入钼酸铵中析出钼酸后再加热熔烧而制得，亦可直接煅烧钼酸铵得到。用于制金属钼和钼的化合物。
未有特殊的燃烧爆炸特性。

制备
钼酸铵热分解法将辉钼精矿粉碎至60～80目，放人焙烧炉中于500～550℃氧化焙烧，用氨水浸出，得钼酸铵溶液除去杂质后，加热至40～45℃，在搅拌下加入硝酸中和至pH=1.5，生成八钼酸铵沉淀，经过滤，离心脱水后，溶于70～80℃的氨水中，再蒸发浓缩，得到仲钼酸铵，然后在550～600℃下进行热分解，得三氧化钼成品。
工业上用二硫化钼氧化制备三氧化钼：
2MoS2+ 7O2→ 2MoO3+ 4SO2
实验室中，则可先由钼酸钠溶液酸化制得三氧化钼水合物，再将其干燥制得：
Na2MoO4+ H2O + 2HClO4→ MoO3(H2O)2+ 2 NaClO4