Først den Guldbergske periode synes ikke at have været Moltke gunstig; et halvt år efter Struensees fald 1772 fratrådte han nemlig som inspektør og regimentschef. Men lidt efter arbejder han sig atter frem: 1774 blev han generalløjtnant, 1779 kommanderede han en lystlejr ved Horsens, og efter at Frederik VI som kronprins har overtaget statsstyrelsen, når Moltke de højeste stillinger. Under Kronprinsens deltagelse i felttoget i Norge 1788 kommanderede Moltke det på Sjælland værende kavaleri; 1789 blev han kavaleriinspektør i Danmark og Hertugdømmerne, 1791 general af kavaleriet, 1793 kommandant og 2 år senere guvernør i fæstningen Rendsborg; som sådan døde han 17. april 1800.