Molybden(IV) oxit có thể điều chế bằng cách cho hỗn hợp MoO3 với kim loại Mo đun nóng trong vòng 70 giờ ở 800 ℃. Hợp chất wolfram tương tự là WO2 cũng được điều chế bằng cách thức tương tự. Phương trình như sau:

Hợp chất MoO2 còn được điều chế bằng cách khử lượng oxy của hợp chất MoO3 với H2 hoặc NH3 với nhiệt độ dưới 470 ℃.

Molybden(IV) oxit là thành phần của "molybden oxit công nghiệp" được tạo ra trong quá trình sản xuất công nghiệp MoS2:[1][2]