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D'après Burney, Benedetta est née à Modène, et étudie avec les plus grands maîtres, dont Porpora et Hasse.
En 1737, elle se produit à Milan avec Pinacci, Amorevoli et Fumagalli. On l'entend juste après à Bratislava, avec la troupe de Mingotti, avec la contralto Della Stella et la Pirker.
Benedetta Molteni semble avoir été repérée par Graun lors de sa tournée de recrutement italienne ; Frédéric se rejouit auprès de sa sœur (en français dans le texte) :
J'ai presque tout de nouveaux chanteurs : la Molteni, admirable voix et grande chanteuse; le Porporino, Leonardi et Paolino sont les trois nouveaux chanteurs; il en vient encore un avec deux jeunes garçons, de façon que l'Opéra sera assez bien fourni.
Parmi les deux garçons évoqués figure certainement Ferdinando Mazzanti.
Avec cette équipe, Molteni débute avec grand succès en Cornelia dans le Cleopatra e Cesare de Graun, où elle voit l'un de ses airs bissés sur demande royale, ce qui est inhabituel. De fait, la chanteuse poursuit inlassablement sa carrière à Berlin, où elle chante jusqu'en 1775 et demeure jusqu'à sa mort. Elle interprète les premiers rôles (Marzia dans Catone in Utica, 1744) quand ce n'est pas Giovanna Gasparini, et jusqu'à ce qu'on accueille la brillante Giovanna Astrua. Benedetta Molteni se contente alors généralement des seconda donna (Sabina dans Adriano in Siria) ou secondo uomo (Olibrio dans Coriolano). En 1751, elle épouse le chanteur et compositeur Johann Agricola, avec qui elle crée Der Tod Jesu de Graun quatre ans plus tard : ses prestations se font plus rares. On l'entend encore par exemple dans une reprise de Britannico en 1772 avec la nouvelle diva, Elisabeth Mara, et le nouveau castrat Concialini.
Le roi de Prusse a la bonté d'envoyer la cantatrice à Bayreuth, auprès de sa sœur Wilhelmine si férue de musique. Celle-ci s'en déclare enchantée, et donne Ezio en 1749 (probablement de Hasse et/ou Lampugnani) dans lequel la Molteni interprète Fulvia, avec les castrats Leonardi (son ancien partenaire dans Cleopatra e Cesare, à présent employé en Bavière) et Zaghini ainsi que la soprano Colomba Mattei.
Burney, de passage à Berlin, rencontre le couple et parle ainsi de l'aimable cantatrice :
Elle a près de cinquante ans, et chante pourtant des airs de bravoure avec une vélocité incroyable. Certaines parties de sa voix sont amincies et trahissent le passage des ans, néanmoins ce qui en reste témoigne d'une grande chanteuse ; sa voix s'étend du la grave au ré suraigu.

Benedetta Molteni aura passé toute sa vie au service du monarque, et mis ses beaux moyens au service du Hofoper pendant des dizaines d'années.