Omedelbart efter sin examen började Moscati arbeta på Ospedale degli Incurabili och blev så småningom administratör. Under denna tid fortsatte han att studera och utförde medicinsk forskning när han inte utförde sina uppgifter på sjukhuset. Han var redan erkänd för sitt engagemang i sina arbetsuppgifter och fick ytterligare erkännande för sina insatser efter Vesuvius utbrott den 8 april 1906. Ett av de sjukhus som Moscati var ansvarig för, Torre del Greco, låg några kilometer från vulkanens krater. Många av patienterna var äldre, och många var också förlamade. Moscati övervakade evakueringen av byggnaden och fick ut alla precis innan taket kollapsade på grund av askan. Han skickade ett brev till generaldirektören för den napolitanska sjukhusvården, där han insisterade på att tacka dem som hade hjälpt till med evakueringen, utan att nämna sitt eget namn.
När kolera bröt ut i Neapel 1911 fick Moscati i uppdrag av den borgerliga regeringen att utföra inspektioner av folkhälsan och att forska både om sjukdomens ursprung och om de bästa sätten att utrota den. Detta gjorde han snabbt och presenterade sina förslag för stadens tjänstemän. Till hans belåtenhet hade de flesta av dessa idéer genomförts vid hans död. Även 1911 blev Moscati medlem av Royal Academy of Surgical Medicine och disputerade i fysiologisk kemi.
Förutom sitt arbete som forskare och läkare var Moscati ansvarig för att övervaka inriktningen på det lokala institutet för anatomisk patologi. I institutets obduktionsrum placerade han ett krucifix med inskription av kapitel 13, vers 14 i Hoseas bok, Ero mors tua, o mors (O död, jag ska vara din död). Läkarens mor dog av diabetes 1914; Moscati blev därför en av de första napolitanska läkarna som experimenterade med insulin i sin behandling av sjukdomen.
Under första världskriget försökte Moscati ta värvning i de väpnade styrkorna, men fick avslag; de militära myndigheterna ansåg att han bättre kunde tjäna landet genom att behandla de sårade. Hans sjukhus togs över av militären och han själv besökte närmare 3 000 soldater. År 1919 blev han föreståndare för en av de lokala mansskolorna; han fortsatte också att undervisa. År 1922 fick Moscati en libera docenza i klinisk medicin, vilket gjorde det möjligt för honom att undervisa vid institut för högre utbildning.