Foreldrene meldte Møller inn i Konservativ Ungdom da han var 14 dager gammel. Møller var valgt til Folketinget fra Storstrøms amtskrets 1984–2007 og Sjællands storkrets 2007–2011, etter å ha blitt nominert fra Næstved. Han var formann i den konservative folketingsgruppen 1998–1999 og 2005–2008 og medlem av Folketingets presidium 2005–2011. I 2011 annonserte han sin avgang på grunn av helseplager, men ombestemte seg, og ble nominert av de konservative i Herning i Vestjyllands storkrets. Partiet ble stående uten representasjon fra storkretsen, da partiet gjorde sitt hittil dårligste valg.