Молева владела произведениями искусства на два миллиарда долларов. В 2013 году Молева завещала коллекцию президенту Владимиру Путину как юридическому представителю России.
После смерти своего мужа, художника-авангардиста Элия Белютина Молева унаследовала коллекцию работ старых мастеров, включающую в себя около 200 картин. Среди них эскизы и готовые произведения Микеланджело, Рубенса, Леонардо да Винчи, Тициана, Донателло, Эль Греко, Рембрандта, Веласкеса. Эксперты французского аукционного дома «Отель Друо» оценили стартовую стоимость коллекции в 400 миллионов долларов. По наиболее распространенным сведениям, ее цена может достигать двух миллиардов долларов.
На протяжении XX века коллекция была недоступной для научного исследования, и определить подлинность картин не представлялось возможным.
Нина Молева выпустила серию монографий о русских живописцах, исследований по истории русского и зарубежного искусства, книг о древнерусской и старинной московской архитектуре. Некоторые ее работы были переведены на европейские языки.