No hace falta, puedes tenerlo todo en un mismo fichero. Con module.exports y exports lo único que permite es la encapsulación y utilización de ficheros en otros.
Lo que debes usar es algo como:
var express = require('express');
var app = express();
app.get('/', function (req, res) {
res.send('Hello World!');
});
app.listen(3000, function () {
console.log('App escuchando en el puerto 3000.');
});
El código marcado, es lo que define la ruta en este caso la ruta raíz.
Salu2