Bei den Kongresswahlen des Jahres 2014 wurde Moolenaar im vierten Wahlbezirk von Michigan in das US-Repräsentantenhaus in Washington, D.C. gewählt, wo er am 3. Januar 2015 die Nachfolge von David Lee Camp antrat, der nicht mehr kandidiert hatte. Er gewann mit 56 zu 39 Prozent der Stimmen gegen den Demokraten Jeff Holmes. Bei den Wahlen 2016 setzte sich Moolenaar mit rund 62 Prozent der Stimmen gegen Debra Wirth und vier weitere Kandidaten durch. Im Jahr 2018 konnte er mit 62,6 % der Stimmen gegen den Demokraten Jerry Hilliard gewinnen. 2020 siegte er mit 65 % erneut gegen Hilliard und zwei weitere Kandidaten. Die Primary (Vorwahl) seiner Partei für die Wahlen 2022 am 2. August konnte er mit 65 % deutlich gewinnen. Er trat, nunmehr für den zweiten Distrikt, am 8. November 2022 gegen Nathan Hewer von der Libertarian Party sowie Hilliard von der Demokratischen Partei, den er bereits 2018 und 2020 besiegen konnte, an, und setzte sich dabei mit 63,7 % durch.[5] Seine aktuelle, insgesamt fünte Legislaturperiode im Repräsentantenhaus des 118. Kongresses läuft noch bis zum 3. Januar 2025.[3][veraltet]