Inmediatamente después de recibir su título, Moscati se incorporó al personal del Ospedale degli Incurabili, llegando a ser administrador. Durante este tiempo continuó estudiando, realizando investigaciones médicas cuando no desempeñaba sus funciones en el hospital. Ya reconocido por su compromiso con sus deberes, obtuvo un mayor reconocimiento por sus acciones tras la erupción del Monte Vesubio el 8 de abril de 1906. Uno de los hospitales de los que Moscati era responsable, el de Torre del Greco, estaba situado a pocos kilómetros del cráter del volcán. Muchos de sus pacientes eran ancianos, y también muchos eran paralíticos. Moscati supervisó la evacuación del edificio, sacándolos a todos justo antes de que el techo se derrumbara por la ceniza. Envió una carta al director general del servicio hospitalario napolitano, insistiendo en dar las gracias a los que habían ayudado en la evacuación, pero sin mencionar su propio nombre.
Cuando el cólera estalló en Nápoles en 1911, el gobierno cívico encargó a Moscati que realizara inspecciones de salud pública y que investigara tanto los orígenes de la enfermedad como las mejores formas de erradicarla. Esto lo hizo rápidamente, presentando sus sugerencias a los funcionarios de la ciudad. Para su satisfacción, la mayoría de estas ideas se pusieron en práctica antes de su muerte. También en 1911, Moscati se convirtió en miembro de la Real Academia de Medicina Quirúrgica, y recibió su doctorado en química fisiológica.
Además de su trabajo como investigador y como médico, Moscati fue responsable de supervisar las direcciones del Instituto de Anatomía Patológica local. En la sala de autopsias del instituto, colocó un crucifijo con la inscripción del capítulo 13, versículo 14 del libro de Oseas, Ero mors tua, o mors (Oh muerte, yo seré tu muerte). La madre del médico murió de diabetes en 1914; como consecuencia, Moscati se convirtió en uno de los primeros médicos napolitanos en experimentar con la insulina en su tratamiento de la enfermedad.
Durante la Primera Guerra Mundial, Moscati intentó alistarse en las fuerzas armadas, pero fue rechazado; las autoridades militares consideraron que podía servir mejor al país tratando a los heridos. Su hospital fue asumido por los militares, y él mismo visitó a cerca de 3.000 soldados. En 1919 fue nombrado director de una de las escuelas masculinas locales; también siguió dando clases. En 1922, Moscati recibió una libera docenza en medicina clínica, que le permitía enseñar en institutos de enseñanza superior.