Hun var utdannet Røde kors-søster fra Sophiahemmet i Stockholm i 1895. Det fantes ingen sykepleierutdannelse i Norge på den tiden, og Røde Kors vedtok derfor å bekoste utdanningen av to sykepleiere i Stockholm. Det ble satt inn annonser i avisene i Kristiania, Bergen og Trondheim, noe som førte til at det meldte seg fjorten søkere. Sammen med Thora Olsen fra Kragerø ble Agnes Møller valgt ut til å sendes til Sverige; Agnes Møller var da 22 år gammel, mens Thora Olsen var 28 år gammel. Før de dro måtte de signere på at de skulle stå til Røde Kors' disposisjon etter å ha fullført utdannelsen i Stockholm.