18aastaselt liitus ta C.S. Aeronautica Militare'iga, Itaalia õhujõudude spordiosakonnaga, ja kolis Pariisi, kus teda treenis Daniel Levavasseur, kes tol ajal treenis Laura Flesseli. 2008-09 hooaja jooksul tõusis ta Doha Grand Prix'is oma esimesele maailmameistrivõistluste poodiumile. Sellele järgnesid Tauberbischofsheimi ja Budapesti bronsid, Montreali maailmameistrivõistlustel hõbe ja Lobnya maailmameistrivõistlustel kuld. 2009. aasta maailmameistrivõistlustel
Antalya võistlusel jäi ta 32ndate voorus seisma, kuid meeskonnavõistlusel võitis ta Itaalia esimene kuld naiste mõõgavõistlusel koos Bianca Del Carretto, Francesca Quondamcarlo ja Cristiana Cascioliga. Moellhausen lõpetas hooaja maailmas 8. kohal, tema isiklik parim 2014. aasta seisuga.