Meteen na het behalen van zijn diploma trad Moscati in dienst bij het Ospedale degli Incurabili, waar hij uiteindelijk administrateur werd. In deze periode bleef hij studeren en verrichtte hij medisch onderzoek wanneer hij niet in het ziekenhuis werkzaam was. Hij werd al erkend voor zijn toewijding aan zijn taken en kreeg nog meer erkenning voor zijn acties in de nasleep van de uitbarsting van de Vesuvius op 8 april 1906. Een van de ziekenhuizen waarvoor Moscati verantwoordelijk was, dat van Torre del Greco, lag op enkele kilometers van de krater van de vulkaan. Veel van de patiënten waren bejaard, en velen waren ook verlamd. Moscati zag toe op de evacuatie van het gebouw, en kreeg ze allemaal naar buiten net voordat het dak instortte door de as. Hij stuurde een brief aan de algemeen directeur van de Napolitaanse ziekenhuisdienst, waarin hij erop aandrong degenen die bij de evacuatie hadden geholpen te bedanken, maar niet zijn eigen naam noemde.
Toen in 1911 in Napels cholera uitbrak, werd Moscati door de burgerregering belast met het uitvoeren van inspecties op het gebied van de volksgezondheid, en met het onderzoeken van zowel de oorsprong van de ziekte als de beste manieren om deze uit te roeien. Hij deed dit snel en legde zijn suggesties voor aan de stadsambtenaren. Tot zijn tevredenheid werden de meeste van deze ideeën tegen de tijd van zijn dood in praktijk gebracht. In 1911 werd Moscati lid van de Koninklijke Academie voor Chirurgische Geneeskunde en promoveerde hij in de fysiologische scheikunde.
Naast zijn werk als onderzoeker en als arts was Moscati verantwoordelijk voor het toezicht op de leiding van het plaatselijke Instituut voor Anatomische Pathologie. In de autopsiezaal van het instituut plaatste hij een kruisbeeld met als opschrift hoofdstuk 13, vers 14 van het boek Hosea: Ero mors tua, o mors (O dood, ik zal uw dood zijn). De moeder van de arts overleed in 1914 aan diabetes; Moscati werd dan ook een van de eerste Napolitaanse artsen die bij de behandeling van deze ziekte experimenteerde met insuline.
Tijdens de Eerste Wereldoorlog probeerde Moscati zich aan te melden bij het leger, maar hij werd afgewezen; de militaire autoriteiten waren van mening dat hij het land beter kon dienen door de gewonden te behandelen. Zijn hospitaal werd overgenomen door het leger, en hij bezocht zelf bijna 3000 soldaten. In 1919 werd hij directeur van een van de plaatselijke herenscholen; hij bleef ook lesgeven. In 1922 kreeg Moscati een libera docenza in klinische geneeskunde, waardoor hij les mocht geven aan instellingen voor hoger onderwijs.