מולדובה משתתפת בכל ההמשחקים האולימפיים לנוער שהתקיימו מאז היווסדם באולימפיאדת הנוער סינגפור (2010). לאורך השנים צברו ספורטאי הנוער המולדובים שבעה מדליות, מתוכן שלוש מדליות זהב. מולדובה משתתפת גם במשחקי החורף האולימפיים לנוער. אולם, עד כה לא זכה ספורטאי נוער אולימפי מולדובי במדליה במשחקי החורף.
המשלחת הראשונה של מולדובה למשחקים האולימפיים לנוער הייתה לאולימפיאדת הנוער סינגפור וכללה אחת עשרה ספורטאים שהתחרו בתשעה ענפי ספורט. המשלחת זכתה בשתי מדליות. המשלחת זכתה במדליית כסף בענף ההיאבקות בקטגוריית משקל עד 46 ק"ג נערות בסגנון היאבקות חופשית, ובמדליית ארד בענף האיגרוף בקטגוריית משקל סופר-כבד נערים. המשלחת הגיעה להישגים בענפים אתלטיקה עם דירוג במקום החמישי בריצת 2000 מטר מכשולים לנערות והעפלה לרבעי הגמר בטורנירי הנערות בטניס שולחן וקשתות. ספורטאי המשלחת לא הגיעו להישגים משמעותיים בענפים ג'ודו, טאקוונדו, קאנו/קיאק ושחייה.
המשלחת לאולימפיאדת הנוער נאנג'ינג מנתה אחת עשרה ספורטאים שהתחרו בשישה ענפים. המשלחת זכתה בשלושה מדליות, מתוכן מדליית זהב יחידה. המשלחת זכתה במדליית זהב בענף הקאנו/קיאק בתחרות ספרינט בטורניר היחידים לנערים בקאנו. המשלחת שיפרה את הישגיה מאולימפיאדת הנוער סינגפור בענף ההיאבקות עם זכייה במדליית כסף בקטגוריית משקל עד 100 ק"ג נערים בסגנון היאבקות חופשית ומדליית ארד בקטגוריית משקל עד 46 ק"ג נערות בסגנון היאבקות חופשית. ספורטאי המשלחת קצרו הישגים ודורגו במקום השביעי בענפים שחייה במשחה 800 מטר בסגנון שחייה חופשית נערים, והתעמלות בטורניר היחידות במקצוע ההתעמלות אמנותית, ובמקום השמיני בענף האתלטיקה בגמר זריקת דיסקוס לנערים. המשלחת לא הגיע להישג משמעותי בענף הקליעה.
מולדובה השתתפה במשחקי החורף האולימפיים לנוער החל מאולימפיאדת הנוער אינסברוק המשלחת מנתה ספורטאית יחידה שהתחרתה בענף הביאתלון. אולם הספורטאית סיימה בין המקומות האחרונים בתחרות. המשלחת לאולימפיאדת הנוער לילהאמר כללה שני ספורטאים שהתחרו בשני ענפים. המשלחת הגיעה להישג בענף הלוז', כאשר סיימה במקום התשיעי בטורניר היחידים לנערים. בענף הסקי למרחקים המשלחת לא רשמה הישגים משמעותיים.