在1887年11月23日，莫斯萊出生在英國賽特郡一個極為美麗幽靜的小鎮——維茅澤城，這裏出過許多名人。莫斯萊就出生在一個科學世家，他的祖父是著名的數學家和物理學家，父親是動物學家，他們都是知名教授，也是令人尊敬的英國皇家學會會員。由於他那知識豐富的祖父早已去世，父親患中風病，半身癱瘓，很早也去世了，他的母親和兩個姐姐就擔當了莫斯萊的啟蒙老師。莫斯萊的母親和兩個姐姐給莫斯萊以很好的學前教育，在他幼小的心靈中，播下了科學的種子。
小時候，莫斯萊聰明過人，有非常敏銳的觀察力，熱愛大自然，喜歡動物，尤其喜歡鳥類。他極為耐心地觀察他家附近的小鳥，對他們的種類、生活習性、居住地等都知道得很清楚。他父親的朋友蘭開斯特是一位很有名的動物學家，對莫斯萊觀察鳥類的才能非常驚奇，稱他為“小博物學家”，曾鼓動他長大以後研究動物學，但莫斯萊後來卻成了一名化學家。
13歲時，莫斯萊以優異成績考入著名的伊頓中學，中學時，他學習成績優異，曾經多次獲得獎學金，畢業後，考入了牛津大學三一學院，並獲得了米拉德獎學金。
1909年，莫斯萊暑假到曼徹斯特拜訪了著名物理大師盧瑟福。盧瑟福熱情接待了他，在談話中，盧瑟福發現，莫斯萊基礎知識豐厚，思維清晰，很有培養前途，因此邀他畢業後去曼徹斯特盧瑟福實驗室工作。1910年，莫斯萊畢業於牛津大學，獲碩士學位，應盧瑟福之約，到曼徹斯特大學盧瑟福實驗室工作，很快他就成了大學的講師。在盧瑟福實驗室中，莫斯萊除完成講師的工作以外，把精力都投入到科研工作中。他的工作極為出色，成就非常突出。後來，他的同事回憶時說：“他的成功是罕見的智力，良好的數學訓練，傑出的實驗技巧與驚人的毅力相結合。他有一種特殊的持久工作的能力，他喜歡從白天一直工作到黑夜，尤其是問題處在關鍵階段時，他總是連續工作15個小時，通宵達旦奮戰在實驗室。”
莫斯萊為人謙虛、待人有禮貌，非常喜歡幫助別人排憂解難，實驗室的同事們，都十分欽佩他。在盧瑟福的指導下，莫斯萊開始研究元素放射性的問題，他首先研究了當時所知道的放射性元素放出射線的情況，並把研究結果在英國皇家學會的會報上發表。接著，他又研究了在高真空、高電壓的情況下，放射性物質的性質。同時測定了錒的一種蛻變產物的壽命，他經過精心設計和深入研究，測定出其半衰期為1／5000秒，在當時的實驗條件下，完成如此高精度的測定，實屬罕見，因此受到學術界的一致稱讚。
莫斯萊最傑出的工作是發現了以他的名字命名的定律，即莫斯萊定律。
1913年12月，莫斯萊來到牛津大學，開始研究各種元素所產生的特征。莫斯萊通過研究發現，以不同的元素作為產生調射線的靶子，則各種不同元素產生的特征調射線的波長是不同的。莫斯萊把各種元素產生的特征調射線按著波長的大小加以係統排列，他驚奇地發現，這種排列和元素在周期表中的順序是完全一致的，他把這個排列順序稱之為原子序數，此後，他又經過數量分析提出了各種元素的原子序數與其所產生的調射線波長之間的經驗公式：L=a（Z-b）2。