二硫化钼的开采过程需要根据矿床类型采取不同方法，其中辉钼矿是最常见的工业原料来源。露天开采适用于矿体埋藏较浅的情况，通过剥离表层覆盖物后使用爆破机械进行矿石破碎，特别是当矿体厚度超过50米时往往采用阶梯式开采法。对于深层矿床则需要采用地下开采，通过竖井或斜井建立运输通道，配合房柱法或充填法确保作业安全。
选矿环节对二硫化钼回收率具有决定性影响，破碎后的矿石需经过多级研磨使粒度达到0.074mm以下。浮选法是核心工艺，利用黄原酸盐类捕收剂在pH值8-9的弱碱性环境中优先吸附钼矿物，通过三级粗选和五次精选可获得钼精矿品位45%以上的产品。需要特别关注的是，含铜较高的矿床需先采用铜钼混合浮选再通过硫化钠抑制法分离。
现代化开采中正逐步应用智能分选技术，包括X射线荧光分选机（处理量200t/h）和激光诱导击穿光谱仪，这些设备能实现矿石预富集，降低30%以上的磨矿能耗。环保方面必须配备尾矿干排系统（含水率＜15%）和酸性废水处理站，特别是针对伴生重金属的矿床要安装离子交换树脂回收装置。
近年来生物浸出技术取得突破，使用嗜酸氧化亚铁硫杆菌在35℃条件下可浸出低品位矿石中60%以上的钼，这种方法的运营成本仅为传统冶炼的40%。对于细粒嵌布的难选矿石，高压氧浸技术（温度220℃、氧分压0.8MPa）能将回收率提升至85%以上，但需要配套耐腐蚀钛材反应釜。
