El molibdeno (Mo) es un elemento traza esencial para el crecimiento y desarrollo de las plantas, y actualmente se utiliza ampliamente en fertilizantes para cultivos. La pared celular de la planta es la primera barrera para prevenir la invasión de enfermedades y proporciona protección y soporte para el crecimiento de las plantas. Evaluamos sistemáticamente los efectos regulatorios del Mo en el crecimiento de la planta de tabaco y la biosíntesis de la pared celular. La aplicación de Mo aumentó el contenido de Mo, la expresión del gen de molibdasa y la biomasa, promoviendo así el crecimiento del tabaco. La cantidad de grupos funcionales C-O-C, -COOH, C-H y N-H, así como los contenidos de celulosa, hemicelulosa, lignina, protopectina y pectina soluble aumentaron en la pared celular de las plantas tratadas con Mo. Los resultados de metabolómica revelaron que el Mo podría regular la síntesis de sustancias metabólicas a través de vías metabólicas clave como el metabolismo de galactosa y la biosíntesis de arginina y prolina. Nuestros hallazgos revelan que el Mo tiene efectos beneficiosos en el crecimiento de las plantas y el engrosamiento de la pared celular, y proporciona pistas importantes para la investigación futura de los elementos traza.