De to møttes rett nord for grensen mellom de to landene, melder Reuters.
Møtet skjedde etter at USAs president Donald Trump tidligere denne uken avlyste sitt planlagte toppmøte med Kim Jong-un.
Ifølge en sørkoreanske talsmann skal de to ha diskutert muligheten for likevel å få arrangert et møte mellom Trump og Kim.
– De to lederne utvekslet synspunkter om hvordan de kan få toppmøtet mellom Nord-Korea og USA til å bli en suksess og hvordan man kan gjennomføre Panmunjom-erklæringen sa en talsmannen.
Ifølge talsmannen vil president Moon søndag morgen (koreansk tid) komme en uttalelse om sitt møte med Kim.
Andre møte på en måned
Det er andre gang på en måned at de to koreanske presidentene møtes.
Det møttes også på grensen mellom de to landene 27. april i år.
Da skjedde møtet på sørkoreansk side av grensen, mens dagens møte skal ha skjedd på nordkoreansk side.
Skulle møttes i Singapore
Trump og Kim skulle etter planen ha møttes i Singapore 12. juni.
Torsdag avlyste Trump møtet, men natt til lørdag skrev han på Twitter at det likevel kan bli noe av møtet.
En talsmann for Sør-Koreas president sa da at landet ønsket utviklingen velkommen.
– Vi synes det er heldig at toppmøtets glo igjen er tent, sa presidentpalassets talsperson Kim Eui-gyeom.