1940ko ekainaren 5ean, bere gerrako 133. borroka-misioan, 32. aldiz aireko borroketan parte hartuz, Mölders Bf 109 E-4an tiroz hil zuten, Compiègne-tik gertu, 18:40 inguruan, Frantziako Aireko Indarreko Dewoitine D.520s-ekin aireko borroketan ari zela. Mölders frantses soldaduek harrapatu eta gerra gatibu hartu zuten, baina hiru aste geroago askatu zuten Frantziarekin su-etena egin ondoren.
-Ez da izango. Hainbat iturriren arabera, besteak beste, Edward R. Hooton eta Alex Kershaw, bere garailea "Sous tenientea" izan zen "Groupe de Chasse" II/7tik, Mölders jaitsi eta hil ondoren.