El dimolibdato de amonio se utiliza como pigmento, fertilizante agrícola, laca de color y agente ignífugo para tejidos. También se utiliza como materia prima para la producción de alambre de molibdeno, esmaltes cerámicos y otros compuestos de molibdeno. Además, se utiliza en fotografía, cerámica y pinturas. También se utiliza como reactivo para análisis, así como en la determinación de fósforo en química analítica. Además, se utiliza como catalizador en la industria petroquímica.