Med det samme efter at have modtaget sin eksamen blev Moscati ansat på Ospedale degli Incurabili, hvor han til sidst blev administrator. I denne periode fortsatte han med at studere og udførte medicinsk forskning, når han ikke udførte sine opgaver på hospitalet. Han var allerede anerkendt for sit engagement i sine opgaver og fik yderligere anerkendelse for sin indsats i kølvandet på Vesuv-udbruddet den 8. april 1906. Et af de hospitaler, som Moscati var ansvarlig for, Torre del Greco, var beliggende få kilometer fra vulkanens krater. Mange af patienterne var ældre, og mange af dem var også lamme. Moscati stod for evakueringen af bygningen og fik dem alle ud, lige før taget kollapsede på grund af asken. Han sendte et brev til generaldirektøren for det napolitanske hospitalsvæsen, hvori han insisterede på at takke dem, der havde hjulpet med evakueringen, uden dog at nævne sit eget navn.
Da koleraen brød ud i Napoli i 1911, fik Moscati af den civile regering til opgave at foretage inspektioner af folkesundheden og at forske i både sygdommens oprindelse og de bedste måder at udrydde den på. Dette gjorde han hurtigt og forelagde sine forslag for byens embedsmænd. Til hans tilfredshed var de fleste af disse ideer blevet ført ud i livet, da han døde. Ligeledes i 1911 blev Moscati medlem af Royal Academy of Surgical Medicine og fik sin doktorgrad i fysiologisk kemi.
Udover sit arbejde som forsker og læge var Moscati ansvarlig for at føre tilsyn med retningerne for det lokale institut for anatomisk patologi. I instituttets obduktionslokale placerede han et krucifiks med indgravering af kapitel 13, vers 14 i Hoseas’ Bog: Ero mors tua, o mors (O død, jeg vil være din død). Lægens mor døde af diabetes i 1914; som følge heraf blev Moscati en af de første napolitanske læger, der eksperimenterede med insulin i sin behandling af sygdommen.
Under Første Verdenskrig forsøgte Moscati at melde sig ind i de væbnede styrker, men blev afvist; de militære myndigheder mente, at han bedre kunne tjene landet ved at behandle de sårede. Hans hospital blev overtaget af militæret, og han besøgte selv tæt på 3.000 soldater. I 1919 blev han leder af en af de lokale mandeskoler; han fortsatte også med at undervise. I 1922 fik Moscati en libera docenza i klinisk medicin, som gjorde det muligt for ham at undervise på højere læreanstalter.