三氧化钼，是一种无机化合物，化学式为MoO3，主要用于测定蛋白质、酚、砷、铅、铋等，也可用作五氧化二磷、三氧化砷、双氧水、酚和醇类的还原剂，还可用于制备钼盐、钼合金。

气态时，三氧化钼由MoO3分子组成，Mo-O之间为双键。固态时，无水三氧化钼为正交晶系，含有变形八面体MoO6构成的层状结构。八面体成链，之间有氧原子交联，八面体中一条Mo-O（非交联氧）键长较短。