Pada usia 18 tahun ia bergabung dengan C.S. Aeronautica Militare, bagian olahraga Angkatan Udara Italia, dan pindah ke Paris untuk dilatih oleh Daniel Levavasseur, yang melatih Laura Flessel pada saat itu. Musim 2008-09 melihat dia mendaki podium Piala Dunia pertamanya dengan medali perunggu di Grand Prix Doha. Itu diikuti oleh perunggu di Tauberbischofsheim dan Budapest, perak di Piala Dunia Montreal dan emas di Piala Dunia Lobnya. Di Kejuaraan Dunia 2009
di Antalya ia dihentikan di babak 32, tetapi dalam acara tim ia menaklukkan emas pertama Italia di épée wanita bersama dengan Bianca Del Carretto, Francesca Quondamcarlo dan Cristiana Cascioli. Moellhausen menempati posisi ke-8 di peringkat dunia, yang merupakan rekornya sejak 2014.