แอมโมเนียมโมลิบเดตใช้อย่างแพร่หลายในเคมีวิเคราะห์เป็นสารเคมีทดสอบสำหรับการตรวจจับฟอสเฟต ซิลิเกต และอัรเซนเอต โดยทำปฏิกิริยากับฟอสเฟตเพื่อก่อตัวตะกอนสีเหลืองที่เป็นลักษณะเฉพาะ ทำให้มีคุณค่าสำคัญในการทดสอบคุณภาพน้ำ การตรวจสอบสิ่งแวดล้อม และดิน ในเกษตรกรรม ใช้เป็นแหล่งโมลิบดีนัมในปุ๋ยเพื่อแก้ไขการขาดธาตุในดิน ส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืชที่แข็งแรง นอกจากนี้ ใช้ในการผลิตตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับอุตสาหกรรมปิโตรเลียม ช่วยในกระบวนการเช่น hydrodesulfurization และใช้ในการผลิตเม็ดสีและสารยับยั้งการกัดกร่อนสำหรับโลหะ

นอกจากนี้ แอมโมเนียมโมลิบเดตใช้เป็นสารตั้งต้นในการผลิตสารเคมีอื่นๆ เช่น โมลิบดีนัมออกไซด์และสารประกอบโมลิบดีนัมอื่นๆ ที่ใช้ในอุตสาหกรรมโลหะและการชุบเคลือบ ยังใช้เป็นสารเร่งปฏิกิริยาในกระบวนการทางเคมีบางประเภท เช่น การสังเคราะห์สารอินทรีย์

ในทางชีววิทยาและเคมีวิเคราะห์ แอมโมเนียมโมลิบเดตใช้ในการทดสอบฟอสเฟต โดยทำปฏิกิริยากับฟอสเฟตเพื่อสร้างสารประกอบสีที่สามารถวัดได้ด้วยเครื่องมือวิเคราะห์ วิธีนี้ถูกนำไปใช้ในการตรวจสอบคุณภาพน้ำและดิน

ในอุตสาหกรรมสีและเคลือบผิว แอมโมเนียมโมลิบเดตใช้เป็นสารเติมแต่งเพื่อปรับปรุงคุณสมบัติการยึดเกาะและความทนทานของชั้นเคลือบ

นอกจากนี้ยังมีการใช้ในกระบวนการผลิตแก้วและเซรามิก เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของวัสดุเหล่านี้