Nach der Matura begann er zunächst ein Kompositionsstudium an der Universität für Musik und darstellende Kunst in Wien, wechselte jedoch rasch an die Otto-Falckenberg-Schauspielschule in München. An den Münchner Kammerspielen wirkte er in zahlreichen Stücken mit, wie etwa 1986 in Shakespeares Troilus und Cressida.

Ende der 80er Jahre wechselte er zum Film. In der Piefke-Saga spielte er den Tiroler Bauernjungen Jo, der Durchbruch kam mit der Krimiserie Kommissar Rex, in der er mit Schäferhund Rex jahrelang ermittelte. Der Serie folgten zahlreiche Filme wie Krambambuli, Todfeinde - Die falsche Entscheidung, Clarissa - Tränen der Zärtlichkeit, Workaholic, Die Rückkehr des Tanzlehrers oder Unser Opa ist der Beste (1995) und der Fortsetzung Mein Opa und die 13 Stühle, 1997 von Helmuth Lohner mit ihm, Otto Schenk, Rebecca Horner und Maria Köstlinger gedreht. 2005 war er in dem Doku-Drama Speer und Er über Albert Speer als Hitler-Darsteller zu sehen. 2003 und 2004 wurde Tobias Moretti als "beliebtester Schauspieler" mit dem TV-Publikumspreis Romy geehrt.

Neben seiner Filmtätigkeit spielt er weiter Theater an verschiedenen Bühnen des deutschsprachigen Raums. So im Jedermann bei den Salzburger Festspielen Jedermanns Guten Gesell und den Teufel. Seit 1999 hat Tobias Moretti eine eigene Produktionsfirma.

Moretti spricht fließend Italienisch, da er einen italienischen Vater hat. Er ist der älteste von insgesamt 4 Brüder mit den Namen Tomas, Cristoph und Gregor. Einer seiner Brüder ist der Schauspieler Gregor Bloéb.

Seit dem 31. August 1997 ist Moretti mit der Bregenzer Oboistin Julia Moretti (geb. Wilhem) verheiratet. Die beiden haben zwei Kinder, Antonia und Lenz.

Der diplomierte Landwirt, der sich zuerst im Zuge eines Kompositionsstudiums in der Musik versuchte, um schließlich im Schauspiel seinen Beruf zu finden, bewirtschaftet seinen eigenen Bauernhof in Tirol, auf der er eine Rinderzucht betreibt.