Au recensement de 2024, 92,4 % des habitants du municipe de Chisinau se déclarent orthodoxes. Les autres confessions chrétiennes réunies, baptistes, évangéliques, pentecôtistes, adventistes et catholiques, pèsent environ 2 %. L'islam est déclaré par 0,3 % des habitants. Les personnes sans religion représentent 3,8 %, une part plus élevée que dans le reste du pays, où les orthodoxes atteignent 95 %.
L'orthodoxie moldave est partagée entre deux juridictions concurrentes, toutes deux installées à Chisinau. La métropole de Chisinau et de toute la Moldavie dépend du patriarcat de Moscou et reste la plus étendue, avec environ un millier de paroisses. La métropole de Bessarabie, rattachée au patriarcat de Bucarest, a été rétablie en 1992 et n'a obtenu son enregistrement par l'État qu'après une condamnation de la Moldavie par la Cour européenne des droits de l'homme en 2001. Depuis 2022, des prêtres et des paroisses passent de la première à la seconde, et les litiges portent souvent sur l'usage des églises.
La religion pèse dans la vie sociale plus que dans la vie politique. La confiance dans l'Église reste élevée, alors qu'une large majorité de Moldaves souhaite qu'elle se tienne à l'écart du pouvoir. Au quotidien, la foi se voit surtout lors des baptêmes, des mariages, des funérailles et des grandes fêtes du calendrier. Noël est célébré 2 fois, le 25 décembre et le 7 janvier, et les deux dates sont chômées. Pâques est le sommet de l'année, suivi une semaine plus tard du Paștele Blajinilor, où les familles se retrouvent au cimetière pour un repas devant les tombes.
La cathédrale de la Nativité, consacrée en 1836 au centre de son parc, est le repère principal. Son clocher extérieur a été démoli en 1962, puis reconstruit en 1997. L'église Măzărache, de 1752, est la seule à conserver l'architecture moldave médiévale. L'église arménienne remonte à 1803, et les églises Saint-Pantéleimon et Saint-Théodore sont dues à Alexandru Bernardazzi.
Le diocèse catholique de Chisinau couvre tout le pays et dépend directement du Saint-Siège. Sa cathédrale de la Divine Providence, bâtie en 1836, a été fermée en 1963, rendue à la paroisse en 1989, puis restaurée au début des années 2000. Les Églises baptistes et pentecôtistes comptent chacune quelques dizaines de milliers de fidèles à l'échelle du pays. La communauté juive, très réduite depuis la guerre, se réunit à la synagogue des vitriers, bâtie en 1888, et le centre culturel KEDEM occupe une ancienne synagogue. Le culte musulman, minoritaire, a été reconnu officiellement en 2011.