Fino al 1991 la Moldavia non aveva una propria nazionale in quanto lo stato moldavo è stato parte integrante prima della Romania (1918 – 1940) e poi nell’Unione Sovietica (1940 – 1991). Per questo motivo fino al 1940 la Moldavia fu rappresentata dalla Romania; successivamente fu rappresentata dall’Unione Sovietica. Dopo la dissoluzione dell’Unione Sovietica fu istituita la Comunità degli Stati Indipendenti (CSI), che rappresentava l’omonima confederazione di cui la Moldavia fa parte tuttora. Tale nazionale, però, partecipò solo al campionato europeo di calcio 1992, dopodiché ogni nazione che aderiva alla CSI creò la propria nazionale.
La Moldavia giocò la sua prima partita ufficiale il 2 luglio 1991 contro la Georgia. I suoi migliori risultati li raggiunse a metà degli anni novanta, durante le qualificazioni a Euro ’96. Il 7 settembre 1994 la squadra sconfisse la Georgia per 0-1 a Tbilisi (gol di Igor Oprea) e un mese dopo, il 12 aprile 1994, batté il Galles a Chișinău per 3-2 (gol di Sergiu Secu, Sergei Belous e Valeri Pogorelov). Nonostante questi successi la squadra fu eliminata in breve tempo dalle qualificazioni. Nelle qualificazioni al campionato d’Europa 2000 la Moldavia colse qualche risultato incoraggiante, ma non seppe migliorare il proprio risultato finale.
Il 7 giugno 2003 vinse per 1-0 contro l’Austria nelle qualificazioni al campionato d’Europa 2004. Tre mesi dopo batté anche la Bielorussia, per 2-1 Chișinău. Tra i successi ottenuti negli anni seguenti figura anche un’altra affermazione contro la Bielorussia, nel 2005, per 2-0 a Chișinău. Il 17 novembre 2007 ottenne la vittoria più importante della propria storia, battendo per 3-0 l’Ungheria, sempre nella capitale moldava, nelle qualificazioni a Euro 2008. Non ottenne più risultati di rilievo nel decennio, eccezion fatta per una vittoria per 4-1 in amichevole a Erevan contro l’Armenia nel 2009.
Nei primi anni 2010 i risultati della Moldavia rimasero mediocri. Il 15 ottobre 2013, all’ultima giornata delle qualificazioni UEFA al campionato del mondo 2014, la Moldavia conseguì tuttavia una storica vittoria esterna, battendo per 2-5 il Montenegro a Podgorica, realizzando ben quattro reti nel secondo tempo. Chiuse tuttavia il girone H al penultimo posto, precedendo in classifica solo San Marino. Il 12 ottobre 2014, allo stadio Lužniki di Mosca, la Moldavia riuscì a ottenere un pareggio per 1-1 contro la Russia guidata da Fabio Capello nelle qualificazioni al campionato d’Europa 2016. Il 15 novembre successivo fu battuta per 0-1 in casa dal modesto Liechtenstein. Il 28 marzo 2021 la Moldavia subì la peggiore sconfitta della propria storia, perdendo per 8-0 in casa della Danimarca nelle qualificazioni al campionato del mondo 2022.