Molly Engstrom nahm 2002 erstmals am "USA Hockey Women’s National Festival" teil und wurde 2003 in das U22-Nationalteam berufen. Ab 2004 spielte sie regelmäßig für die Frauen-Nationalmannschaft und absolvierte 2004 ihre erste Weltmeisterschaft, bei der sie die Silbermedaille gewann. Ein Jahr später, bei der Weltmeisterschaft 2005, wurde sie zum ersten Mal Weltmeisterin.