Одновременно с награждением Мёльдерс получил и запрет на дальнейшие боевые вылеты, и ему предстоял перевод на штабную работу в Берлин. Прощаясь с летчиками JG51, и поблагодарив их за надежную поддержку в воздухе, и пожелав в дальнейшем военной удачи, он произнес: «Я еду заниматься бумажной войной».

6 августа 1941 г. Мёльдерса перевели на службу в рейхсминистерство авиации в Берлин, и уже на следующий день он был назначен инспектором (командующим) истребительной авиации Люфтваффе вместо генерал-майора Курта-Бертрама фон Дёринга. Новая должность требовала канцелярской работы в штабных кабинетах, на него свалились многочисленные проблемы обеспечения истребительных эскадр боеприпасами, топливом, запчастями и снаряжением.

Теперь Мёльдерс получал информацию, которой раньше просто не мог знать. Он увидел, что производство самолетов отставало от потребностей фронта, что не хватает горючего и боеприпасов, что Гитлер не прислушивается к мнению опытных военных и что Геринг не отвечает требованиям как главнокомандующий Люфтваффе. Понимая, что война с СССР будет продолжаться еще очень долго, Мёльдерс начал всерьез задумываться над будущим Германии. Можно предположить, что только его внезапная трагическая гибель позволила избежать неминуемого его серьезного конфликта с нацистским руководством.

13 сентября в жизни Мёльдерса произошло важное событие. Он женился на Луизе Бальдауф, которая была вдовой его друга, также бывшего летчиком. Бракосочетание с соблюдением всех католических обрядов, что в Третьем рейхе не очень приветствовалось нацистскими властями, состоялось в католической церкви в городке Фалькенштайн, в 95 км южнее Лейпцига. Особый дух церемонии придавало то обстоятельство, что ее вел священник, объявленный нацистами политически неблагонадежным. В качестве свидетелей со стороны жениха на ней присутствовали два бывших ведомых Мёльдерса – гауптман Хартман Грассер, только что назначенный командиром II./JG51, и лейтенант Эрвин Флейг.

В конце сентября – начале октября части немецкой 11-й полевой армии, ведущие наступление на Крым, столкнулись с сильным противодействием со стороны советской авиации. Поэтому командование Люфтваффе решило создать на аэродроме Чаплинка, в 77 км юго-восточнее Херсона, где уже находились штаб JG77 во главе с майором Готтардом Хандриком и III./JG77 гауптмана Курта Уббена, мощную группировку истребителей и штурмовиков. 16–17 октября туда были переброшены «Мессершмитты» II./JG3 гауптмана Гордона Голлоба и III./JG52 гауптмана Хубертуса фон Бонина, к которым вскоре присоединились Ju-87B из I./StG77 гауптмана Гельмута Брука и III./StG77 гауптмана Гельмута Боде.

Руководство созданной группировкой поручили Мёльдерсу, который занял пост, именуемый Angriffsfhrer Krim. Он полностью справился с возложенной на него задачей, четко организовав взаимодействие штурмовиков и истребителей. 18–24 октября в боях над Перекопским перешейком, закрывавшим путь в Крым, «Мессершмитты» сбили 124 советских самолета, еще 16 записали на счет зенитчики. И в последующие дни советская авиация в Крыму продолжала нести тяжелые потери. Так, например, за последние семь дней октября 5-я эскадрилья 32-го ИАП ВВС ЧФ потеряла пятнадцать из семнадцати имевшихся Як-1. В конце октября части немецкой 11-й армии прорвали советские оборонительные позиции и уже 1 ноября взяли Симферополь. Вскоре в руках немцев был уже весь Крымский полуостров, за исключением Севастополя.

Было бы удивительно, если Мёльдерс, находясь на фронте, не воспользовался бы этим, чтобы снова подняться в воздух. Несмотря на запрет, он использовал любой повод, чтобы сесть в кабину «Мессершмитта», чем доставлял огромное беспокойство своему штабу.

Утром 8 ноября Мёльдерс в паре с обер-фельдфебелем Гербертом Кайзером из III./JG77 вылетел в район Севастополя. Над линией фронта они обнаружили летевшую без прикрытия «шестерку» Ил-2, собиравшуюся штурмовать немецкие позиции в долине реки Бельбек, приблизительно в 20 км северо-восточнее Севастополя. Сбив с ходу один штурмовик, Мёльдерс предоставил возможность атаковать врага ведомому, и за десять минут Кайзер отправил на землю еще два Ил-2. 13 ноября в паре с унтер-офицером Гюнтером Белингом из III./JG77 Мёльдерс совершил боевой вылет уже над Керченским полуостровом. Всего в ходе своих «нелегальных» вылетов он одержал по крайней мере три победы, но, естественно, официально их не заявлял, чтобы не вызвать недовольства руководства.

17 ноября покончил жизнь самоубийством генерал-оберст Эрнст Удет. Гитлер распорядился, чтобы на его похоронах присутствовали все высшие офицеры Люфтваффе. Мёльдерса срочно вызвали в Берлин, но плохая погода помешала ему немедленно вылететь. Наконец 21 ноября Мёльдерс вместе со своим адъютантом майором Венцелем все-таки вылетел с аэродрома Чаплинка на борту бомбардировщика Не-111Н-6 W.Nr.4513 «1G+TH» из KG27. Самолет пилотировал один из опытнейших пилотов эскадры обер-лейтенант Колбе, который, так же как и Мёльдерс, участвовал в войне Испании в составе «Легиона „Кондор“. До наступления темноты „Хейнкель“ успел долететь до аэродрома во Львове и приземлился там на ночевку.

Утром 22 ноября, несмотря на плохую погоду, самолет поднялся в воздух. Вскоре после взлета пришло сообщение о дальнейшем ухудшении погоды по маршруту полета, и Колбе предложил вернуться обратно, но Мёльдерс приказал лететь дальше. Между тем погода все ухудшалась, усиливался встречный ветер, видимость была минимальной. Между Литцманнштадтом и Бреслау (ныне соответственно Лодзь и Вроцлав, Польша) у «Хейнкеля» заглох левый двигатель, и запустить его снова не удалось.

Вместо того чтобы приземлиться на ближайшем полевом аэродроме, Колбе решил дотянуть до имевших бетонные взлетно-посадочные полосы аэродромов Шёнгартен (ныне Страховице) и Гандау (ныне Гадов), располагавшихся соответственно около западной и северо-западной окраины Бреслау. Можно только гадать, повлиял ли Мёльдерс на решение пилота или нет. В непосредственной близости от аэродрома Гандау бортрадист «Хейнкеля» обер-фельдфебель Тенц передал по радио: «Идем на одном двигателе. На борту оберст Мёльдерс».

Тем временем самолет быстро терял высоту. Прыгать с парашютами было поздно, так как высота была уже слишком мала. На земле слышали, как «Хейнкель» дважды облетел аэродром Шёнгартен, но из-за густого тумана так и не смогли его увидеть. Когда он стал заходить на посадку в третий раз на обоих аэродромах, расположенных на небольшом расстоянии друг от друга, включили все наземное освещение. Одновременно пуская зеленые сигнальные ракеты, с земли пытались хоть как-то показать экипажу направление взлетно-посадочной полосы.

В это время «Хейнкель» на очень малой высоте летел прямо в направлении расположенной поблизости от аэродрома подвесной канатной дороги. Увидев прямо по курсу возникшую из тумана одну из кирпичных опор этой дороги, Колбе попытался немного набрать высоту и отвернуть в сторону, чтобы избежать лобового столкновения. Однако именно в этот момент отказал правый и последний двигатель. Задев левой плоскостью кирпичную стену опоры, «Хейнкель» в 11.30 упал на землю. Его развернуло на 180°, и фюзеляж разломился на две части.