Le dimolybdate d'ammonium est utilisé comme pigment, engrais agricole, laques colorantes et agent ignifuge pour tissus. Il est également utilisé comme matière première pour la production de fils de molybdène, de glaçures céramiques et d'autres composés de molybdène. En outre, il est utilisé en photographie, en céramique et en peinture. Il est également utilisé comme réactif pour l'analyse ainsi que pour la détermination du phosphore en chimie analytique. De plus, il est utilisé comme catalyseur dans l'industrie pétrochimique.