Nordkoreanerna är på plats i landet med anledning av vinter-OS. Lunchen ägde rum i presidentpalatset i Seoul i Sydkorea.
Leende skakade presidenten hand med var och en av delegaterna före samtalen. Tv-bilder visar hur Kim Yo-jong, som experter förväntade ha med sig ett personligt budskap från sin bror, bar på en blå mapp.
Det finns spekulationer om att Nordkorea kommer att bjuda in Moon Jae-In till att besöka diktaturen senare i år.
Mötet i Seoul beskrivs som det mest betydelsefulla diplomatiska mötet mellan grannländerna på flera år.