Los Pelambres posee un yacimiento del tipo porfírico de cobre y molibdeno en el cual se explotan principalmente sulfuros. Su yacimiento posee una ley promedio de 0,51%.

Las operaciones de explotación se encuentran localizadas a 45 Kms al este de la ciudad de Salamanca, en la región de Coquimbo, y solo a 1000 mts. de la frontera geográfica Chile-Argentina, a una altura de entre 3.100 y 3.600 m.s.n.m.

La extracción del mineral se realiza a través de una mina a rajo abierto, el que luego del proceso de tronadura y carguío es trasladado a través de camiones de alto tonelaje (350 ton) hasta el sector de chancado primario. Ahí el mineral es reducido y luego enviado hacia el área de procesamiento a través de una correa transportadora que recorre 13 kilómetros, acumulándose en un stock pile. Desde ahí el mineral es enviado al sector de chancado, el que contempla 3 molinos SAG y 4 molinos bola, instalaciones que trituran el mineral hasta alcanzar el tamaño adecuado para la liberación de las partículas de cobre.

Una vez alcanzado el tamaño necesario, el mineral entra al proceso de flotación, donde al mineral de cobre sulfurado se le agrega agua, reactivos y aire, y es agitado para hacerlo burbujear, consiguiendo el arrastre a la superficie del mineral que luego pasa al proceso de la concentradora para producir concentrado de cobre, producto que se envía a través de un ducto al puerto Punta Chungo, en Los Vilos. En este lugar el concentrado pasa por un proceso de secado a través del cual se logra la humedad requerida para ser embarcado en los buques que lo conducirán a su destino final, principalmente en Asia y Europa.

El año 2016, Minera Los Pelambres produjo 355.400 toneladas de concentrado de cobre. De esta manera, mantiene el liderazgo entre las cuatro operaciones del Grupo Antofagasta Minerals en Chile.

El cobre refinado se utiliza preferentemente en aplicaciones eléctricas y térmicas, debido a que es un muy buen conductor de electricidad y calor. También se emplea en algunas aleaciones de metales, tales como el latón y el bronce.

El principal mercado final del cobre refinado es la construcción y los bienes de consumo, que representan aproximadamente el 58% de la demanda global de cobre. Los productos eléctricos y electrónicos, el transporte y la maquinaria industrial corresponden al 42% restante.

El proceso de producción del molibdeno también se realiza a través de la flotación.