Hij begon zijn profcarrière in 1960 bij West Ham United, waar hij als schooljongen al speelde. Twee jaar later al vertegenwoordigde hij Engeland tijdens het WK in Chili. Zijn eerste hoofdprijs won Moore in 1964, toen West Ham United de FA Cup won door een zege op Preston North End. Het volgende seizoen volgde de European Cup Winners Cup, na een overwinning op 1860 München.
Tijdens het WK 1966 was Bobby Moore aanvoerder van de Engelse ploeg. Hij had een belangrijk aandeel in de Engelse eindzege door zijn uitstekende verdedigen. In de finale tegen West-Duitsland gaf hij ook twee voorzetten, die teamgenoot Geoff Hurst afrondde. Het beeld van Moore die de Jules Rimet-trofee ontvangt uit handen van Koningin Elizabeth staat in het Engelse collectieve geheugen gegrift.
Vier jaar later was Moore nog steeds aanvoerder van Engeland, maar het WK verliep veel minder positief. Tijdens een trainingskamp in Colombia werd hij gearresteerd op verdenking van winkeldiefstal. Uiteindelijk werd hij vrijgelaten en niet vervolgd. Engeland werd in de kwartfinale uitgeschakeld, waarna Moore zijn interlandcarrière in 1973 beëindigde. Hij speelde in totaal 108 interlands.
Een jaar later vertrok Moore naar Fulham. Daarmee haalde hij opnieuw de FA Cup-finale, maar die werd, nota bene tegen West Ham United, verloren. Daarna speelde hij een paar seizoenen in de North American Soccer League. Zijn loopbaan na het voetbal was niet erg succesvol; hij mislukte als trainer en in de zakenwereld. Ook was hij actief als analist in sportprogramma's.
In 1993 werd bij hem darmkanker geconstateerd. Bobby Moore overleed kort daarna op 51-jarige leeftijd. Pelé, vriend van Moore sinds hun ontmoeting op WK 1966, sprak op zijn begrafenis.
Op 11 mei 2007 werd een standbeeld van Moore onthuld dat staat voor het nieuwe Wembleystadion.