Pada tanggal 5 Juni 1940, dalam misi tempurnya yang ke-133 dalam perang, terlibat dalam pertempuran udara untuk yang ke-32, Mölders ditembak jatuh di Bf 109 E-4 saat terlibat dalam pertempuran udara dengan Angkatan Udara Perancis Dewoitine D.520s dekat Compiègne sekitar pukul 18:40. Mölders kemudian ditangkap oleh tentara Prancis dan menjadi tawanan perang tetapi dibebaskan tiga minggu kemudian setelah gencatan senjata dengan Prancis
Aku tahu. Menurut berbagai sumber, termasuk Edward R. Hooton dan Alex Kershaw, pemenangnya adalah " Letnan Sous " dari " Groupe de Chasse " II/7, yang ditembak jatuh dan tewas setelah menembak jatuh Mölders.