Otto Møller blev født i Taarup Sogn i Viborg Stift som søn af sognepræst Hans Larsen Møller. Han blev teologisk kandidat i 1858 og blev i 1860 residerende kapellan i sin faders kirke i Gylling. Han forblev præst i Gylling Sogn til sin død i 1915.
Han var forfatter til en række bøger om dogmatik, men blev især kendt for sin brevveksling med Thomas Skat Rørdam. Denne brevveksling, der stod på i 55 år, er et enestående dokument indenfor dansk kirkehistorie, idet de to præster lidenskabeligt diskuterer tidens kirkelige og politiske begivenheder. Brevvekslingen udkom første gang i 1915 i en stærkt beskåret udgave ved Rørdams søn, Hemming Skat Rørdam. Han følte sig tvunget til at tage hensyn til endnu levende eller nyligt afdøde personer, der var omtalt mindre flatterende i brevene; endvidere var han bange for at kede læserne med abstrakte teologiske diskussioner.
I 1999 udkom brevvekslingen i en ubeskåret udgave i fire bind, udgivet af arkivaren og historikeren, dr.phil. Erik Nørr.
Udvalgte værker
Det faldne Menneskes Gjenfødelse og Fornyelse ved Daab og Nadver : et Forsøg. Karl Schønberg, 1872.
Den hellige Nadver : belyst fra forskjelligt Synspunkt i syv Skjærtorsdagsprædikener. Schønberg, 1872.
Jomfru Maria : syv Taler fra Bebudelsesdagen. Schønberg, 1879.
Gjenløsningen eller Jesu Christi liv, død og opstandelse til verdens frelse, forsøgt fremstillet i sammenhæng. Schønberg, 1884.
Om vor frelse fra det onde : nogle fornyede overvejelser. Schønberg, 1888.
Den evangeliske Historie eller Herrens Liv paa Jorden : fremstillet efter det apostoliske Vidnesbyrd og ledsaget af vejledende Oplysninger. 1892.
Tro og Gerning i Strid og Fred : nogle Overvejelser. Schønberg, 1900.
Om Død og evigt Liv : nogle Aftentanker. Schønberg, 1903.
En Ledetråd gennem Johannes Evangelium : et efterladt Arbejde. Schønberg, 1916.
Litteratur
Rørdam, H. Skat: Otto Møller og Skat Rørdam. En brevveksling. G.E.C. Gads Forlag 1915.
Bang, J.P: Gyllingpræsten Otto Møller. Liv og forfatterskab. G.E.C. Gads Forlag 1931.
Nørr, Erik: Mellem Otto og Jakob : 61 års brevveksling mellem Gyllingpræsten Otto Møller og præsten og naturvidenskabsmanden Jakob Severin Deichmann Branth. Selskabet for Danmarks Kirkehistorie, 1986
Nørr, Erik: Breve mellem Otto Møller og Th. Skat Rørdam I-IV. Syddansk Universitetsforlag 1999.