В миру преподобного звали Тимофеем Ивановичем Путиловым. Он родился в 1782 году в городе Борисоглебске Ярославской губернии, третьим из десяти детей в купеческой семье Ивана Григорьевича и Анны Ивановны. Отец сам учил детей грамоте и ни одного сына не отдал в училище, опасаясь дурного влияния; мать была молитвенницей и щедра к нищим. Трое сыновей этой семьи стали настоятелями монастырей.

В восемнадцать лет Тимофея вместе с младшим братом Ионою отправили служить в Москву к откупщику. Здесь он не расставался с духовными книгами даже в лавке и познакомился с людьми глубокой веры — монахиней Досифеей, старцами Новоспасского монастыря Александром и Филаретом, знавшими преподобного Паисия Величковского. Решение стать монахами братья приняли твёрдо и уехали в Саров, не открыв отцу правды сразу. Тот разгневался и требовал вернуться; только через два с половиной года, когда отец разболелся, Тимофей приехал просить прощения — и получил благословение на монастырь.

В Сарове он застал преподобного Серафима, схимонаха Марка и игумена Назария, три года нёс тяжёлое послушание в хлебне и ухаживал за больным строителем. Потом был Свенский Успенский монастырь, а в 1811 году, двадцати девяти лет, Тимофей присоединился к пустынникам рославльских лесов. Там его постриг старец Афанасий, ученик преподобного Паисия; имя Моисея дали ему в честь преподобного Моисея Мурина — за страннолюбие и гостеприимство. Десять лет прошли в лесу: ежедневные службы, огород, сухоядение, переписывание Священного Писания полууставом, которое он делал стоя, из благоговения.

В 1820 году, когда ему было тридцать восемь, отец Моисей заехал по пути в Оптину пустынь, и там его представили Калужскому преосвященному Филарету. Тот давно хотел устроить при обители скит и поручить дело пустынникам. Место пришлось отвоёвывать у векового соснового бора; из срубленного леса поставили келью и церковь во имя Иоанна Предтечи, освящённую в 1822 году. Тогда же вместо просимой схимы владыка предложил ему священство: сорока лет отец Моисей был рукоположен во иеромонаха и стал духовником Оптиной, а через три года братия избрала его настоятелем.

Настоятельство длилось тридцать семь лет. Братии стало в несколько раз больше, монастырская земля почти удвоилась, появились сады, большая библиотека, две церкви, трапеза, гостиницы, корпуса келлий, мельница и знаменитая белая ограда. Стройки он затевал ещё и затем, чтобы бедные могли заработать: покупал ненужное дороже запрошенной цены, держал сирот на жалованье, а в монастырской гостинице платы не назначал — кто сколько положит в кружку. На вопрос богатого купца, не боится ли он, что все будут жить даром, настоятель ответил: не заплатят девяносто девять, Бог пошлёт сотого. Когда после его кончины открыли ящик с деньгами, там нашли один-единственный гривенник.

При нём в Оптиной сложилось старчество: он был единодушен со старцем Львом, поручал окормление братии преподобному Макарию, при нём пришёл послушником будущий старец Амвросий. Незадолго до смерти преподобный принял схиму, а в последние дни открылась его прозорливость, которую он всю жизнь скрывал. Скончался он в 1862 году, на восемьдесят первом году жизни; позже, при погребении его брата преподобного Антония, гроб нашли целым, а тело нетленным. В 1996 году преподобного причислили к местночтимым святым Оптиной пустыни, а в августе 2000 года прославили для общецерковного почитания. Мощи покоятся в Казанском храме, рядом с мощами брата.