Moellhausens sæson før OL var plaget af en række skader. Hun vandt imidlertid bronzemedaljen i
2011 EM i Sheffield efter at være blevet besejret i semifinalen af schweizeren Tiffany Géroudet. På verdensmesterskabet i Catania faldt hun i 32ers-tabellen til Sydkoreas Jung Hyo-jung. I holdkonkurrencen nåede Italien til semifinalen, hvor de blev besejret af Kina. De mødte Tyskland i den lille finale og sejrede 45<unk>33 for at vinde bronzemedaljen.