La vârsta de 18 ani s-a alăturat C.S. Aeronautica Militare, secțiunea sportivă a Forțelor Aeriene Italiene, și s-a mutat la Paris pentru a fi antrenat de Daniel Levavasseur, care o antrena pe Laura Flessel la acea vreme. În sezonul 2008/09 a urcat pe primul ei podium la Cupa Mondială cu o medalie de bronz la Marele Premiu de la Doha. A fost urmată de bronz la Tauberbischofsheim și Budapesta, argint la Cupa Mondială de la Montreal și aur la Cupa Mondială de la Lobnya. La Campionatul Mondial din 2009
În Antalya a fost oprită în runda a 32-a, dar în evenimentul de echipă a cucerit primul aur al Italiei în sabie feminină împreună cu Bianca Del Carretto, Francesca Quondamcarlo și Cristiana Cascioli. Moellhausen a încheiat sezonul pe locul 8 în clasamentul mondial, cel mai bun rezultat personal din 2014.