Его эскадрилья была оснащена бипланами Не-51В и, несмотря на свой истребительный статус, до этого времени в основном выполняла задачи по непосредственной поддержке войск, нанося штурмовые удары по позициям республиканских войск. Однако в начале июня 3.J/88 начали перевооружать новыми Bf-109D. Несомненно, это событие стало поворотным моментом не только в жизни самого Мёльдерса, но можно с некоторым пафосом утверждать, что и в истории мировой военной авиации.
Пилотам потребовалось некоторое время, чтобы освоить новые истребители, и затем в июле они начали участвовать в боях. 15 июля «шестерка» во главе с Мёльдерсом в районе городка Альгар-да-Палансиа, в 15 км северо-западнее Сагунто, встретилась с группой из 45 республиканских самолетов. Первая атака Мёльдерса оказалась неудачной, это был его всего второй боевой вылет на «Мессершмитте». Разозленный на себя, он зашел на следующий И-15 и теперь не открывал огонь до тех пор, пока вражеский истребитель полностью не заполнил собой всю рамку прицела. От прямых попаданий в упор республиканский самолет взорвался в воздухе.
Эта первая воздушная победа показала Мёльдерсу, как он сам затем писал, что
Тогда же Мёльдерс впервые столкнулся с большой проблемой уже чисто личного характера. Как и многие другие летчики, он, сбив первый самолет, затем после приземления испытал своеобразный моральный шок. Будучи прилежным и убежденным католиком, он тяжело переживал то, что его успех в бою был связан с возможной смертью человека, хоть и бывшего в тот момент его врагом. И надо сказать, что эта проблема осталась для Мёльдерса до самого конца в общем-то нерешенной.
В ходе последующих боевых вылетов он быстро пришел к выводу, что прежняя тактика действий истребителей, базировавшаяся на применении больших групп малоскоростных бипланов, безнадежно устарела. Летая плотными «тройками» на гораздо более скоростных «Мессершмиттах», пилоты большую часть времени должны были следить за тем, чтобы не столкнуться друг с другом, вместо того чтобы заниматься своим прямым делом в качестве истребителей, то есть искать и уничтожать самолеты противника.