Imediat după ce și-a primit diploma, Moscati s-a alăturat personalului Ospedale degli Incurabili, devenind în cele din urmă administrator. În acest timp a continuat să studieze, efectuând cercetări medicale atunci când nu-și îndeplinea sarcinile la spital. Recunoscut deja pentru angajamentul său față de îndatoririle sale, a obținut și mai multă recunoaștere pentru acțiunile sale în urma erupției Muntelui Vezuviu din 8 aprilie 1906. Unul dintre spitalele de care Moscati era responsabil, la Torre del Greco, era situat la câțiva kilometri de craterul vulcanului. Mulți dintre pacienții săi erau vârstnici, iar mulți dintre ei erau și paralitici. Moscati a supravegheat evacuarea clădirii, scoțându-i pe toți de acolo chiar înainte ca acoperișul să se prăbușească din cauza cenușii. El a trimis o scrisoare directorului general al serviciului spitalicesc napoletan, insistând să le mulțumească celor care au ajutat la evacuare, dar fără să-și menționeze propriul nume.
Când holera a izbucnit în Napoli în 1911, Moscati a fost însărcinat de guvernul civic cu efectuarea de inspecții de sănătate publică și cu cercetarea atât a originilor bolii, cât și a celor mai bune modalități de a o eradica. Acest lucru l-a făcut rapid, prezentându-și sugestiile oficialilor orașului. Spre satisfacția sa, cele mai multe dintre aceste idei au fost puse în practică până la moartea sa. Tot în 1911, Moscati a devenit membru al Academiei Regale de Medicină Chirurgicală și și-a primit doctoratul în chimie fiziologică.
Pe lângă activitatea sa de cercetător și de medic, Moscati a fost responsabil de supravegherea direcțiilor Institutului local de Anatomie Patologică. În sala de autopsie a institutului, el a plasat un crucifix pe care era inscripționat capitolul 13, versetul 14 din Cartea lui Osea, Ero mors tua, o mors (O moarte, eu voi fi moartea ta). Mama medicului a murit de diabet în 1914; ca urmare, Moscati a devenit unul dintre primii medici napoletani care a experimentat cu insulina în tratamentul bolii.
În timpul Primului Război Mondial, Moscati a încercat să se înroleze în forțele armate, dar a fost respins; autoritățile militare au considerat că ar putea servi mai bine țara prin tratarea răniților. Spitalul său a fost preluat de armată, iar el însuși a vizitat aproape 3.000 de soldați. În 1919, a fost numit director al uneia dintre școlile locale pentru bărbați; de asemenea, a continuat să predea. În 1922, Moscati a primit libera docenza în medicină clinică, ceea ce i-a permis să predea la institutele de învățământ superior.
.