Однако уже практически после этого руководство Третьего рейха решило, что необходимо как-то выделить особо отличившихся в боях в Испании. Была срочно учреждена более высшая степень Немецкого Испанского Креста в Золоте – с Мечами и Бриллиантами. 20 июня им были награждены девять человек, в том числе шесть летчиков-истребителей, включая, конечно, Мёльдерса.
1 сентября 1939 г., когда части Вермахта вторглись в Польшу, эскадрилья Мёльдерса базировалась на аэродроме Зандхофен, на северной окраине Мангейма. Однако ее пилоты недолго сидели без дела. Поляки имели договоры о взаимопомощи с Великобританией и Францией, которые, выполняя свои обязательства, 3 сентября объявили войну Третьему рейху. Поскольку Франция непосредственно граничила с Германией и могла в любой момент подвергнуться атаке с ее стороны, британское правительство решило направить ей на помощь экспедиционные силы, в составе которых были и две авиационные группировки.
Истребители обеих сторон начали активные полеты вдоль германо-французской границы, при этом не особо ее соблюдая. Понятно, что рано или поздно это должно было окончиться прямыми боевыми столкновениями.
Около 07.00 8 сентября шесть французских «Хоков» 75А из 3-й эскадрильи GC II/4, прикрывавшие самолет-разведчик «Потез-63», в районе между немецкими городами Карлсруэ и Саарбрюккен встретились с четырьмя Bf-109E из 1./JG53 во главе с Мёльдерсом. По французским данным, в ходе короткого боя адъютант Пьер Виллье (Pierre Villey) и флайт-сержант-шеф Жан Антуан Казноб (Jean Antoine Casenobe) сбили по одному «Мессершмитту». Это были первые победы французских летчиков-истребителей в ходе Второй мировой войны.В то же время, согласно данным Люфтваффе, бой завершился безрезультатно, и противники разошлись без потерь. Правда, один самолет из 1./JG53 все же не вернулся на свой аэродром в Висбадене. Через несколько мгновений на Bf-109E гауптмана Мёльдерса неожиданно заглох двигатель. Так и осталось неясным, была ли это лишь техническая неисправность или он все же получил попадание в бою.
Пилот попытался посадить истребитель на лугу около городка Вольферсвайлер, в 37 км северо-восточнее Саарбрюккена, но колеса мгновенно увязли в мягком грунте, и «Мессершмитт» на скорости около 120 км/ч перевернулся на спину. Мёльдерс повис на привязных ремнях вниз головой. К нему на помощь первыми пришли три крестьянина с расположенной невдалеке фермы, но у них ничего не получилось сделать. Только после прибытия солдат-зенитчиков летчика удалось вытащить из кабины. Мёльдерс получил сильный ушиб позвоночника и был вынужден провести несколько дней лежа.
В 13.35 20 сентября с аэродрома Туль, в 20 км западнее Нанси, поднялись шесть «Хоков» 75А из 4-й эскадрильи GC II/5 во главе с 29-летним лейтенантом Робером Ювэ (Robert Huvet). Они получили приказ прикрыть самолет-разведчик, действовавший в районе стыка границ Люксембурга, Франции и Германии. Приблизительно через час патрулирования французские пилоты заметили в глубине немецкой территории одиночный Hs-126, летевший в северном направлении, и устремились за ним в погоню. Можно предположить, что «Хеншель» служил своеобразной приманкой и его пролет вдоль границы преследовал цель выманить истребители противника.
Во всяком случае, уже вскоре «Хоки» в районе г. Конц были перехвачены четырьмя Bf-109E. Их возглавлял успевший оправиться после травмы Мёльдерс, для которого это был уже шестой боевой вылет с начала войны. Он написал в боевом донесении: «Я взлетел со своим звеном в 14.27, после того как поступило сообщение о приближении с юга к Триру шести вражеских истребителей. На высоте 4500 метров мы пересекли реку Саар в районе Мерцига. Вскоре над Концем на высоте 5000 метров мы увидели „шестерку“ самолетов. Я поднялся выше их и, описав широкую дугу на север, атаковал замыкающий самолет. Я открыл огонь приблизительно с 50 метров. За ним потянулся длинный шлейф дыма, и полетели куски обшивки. Самолет начал планировать вниз, и я потерял его из виду».Сбитый Мёльдерсом «Хок» 75А-1 № 21 упал на немецкой территории около местечка Хильбринген, в 6 км западнее г. Мерциг. В то же время его пилот флайт-сержант Кегине (Queguiner), получивший ожоги лица и рук, но успевший выпрыгнуть на парашюте, приземлился уже на французской территории. Так 20 сентября Мёльдерс открыл счет своих побед в ходе Второй мировой войны. Правда, в его летную книжку была ошибочно вписана другая дата – 21 сентября, которая и приводится в некоторых источниках. Спустя два дня он был награжден Железным Крестом 2-го класса.