Weisz László néven látta meg a napvilágot, de miután édesapja, Weisz Lipót születése idején elhagyta a családot, és 1910-ben nagybátyja, dr. Nagy Gusztáv vette pártfogásába őket, nevét későbbi lakóhelye és a belügyminisztérium névváltoztatási rendelete alapján Moholyra változtatta, majd nagybátyja vezetékneve is bekerült a nevébe, mivel édesapjaként tekintett rá. Testvéreivel Moholra, majd Szegedre költöztek. Ott az Állami Főgimnáziumba járt, és többek között Babits Mihály is tanította. Érettségi után Budapestre költözött, jogot kezdett tanulni, de a világháború közbeszólt, és 1916-ban besorozták tüzérségi megfigyelőnek a Magyar Királyi Hadseregbe. A keleti fronton több száz rajzot készített a frontélet mindennapjairól. 1918-ban leszerelt, és hazatért Budapestre folytatni jogi tanulmányait, de a félév végén otthagyta az egyetemet. Ebben az időben a festészet mellett a Jelenkor című újságba is írt. A kommün bukása után Bécsbe menekült, és csatlakozott Kassákhoz meg a többi emigráns magyar művészhez, íróhoz, velük együtt utazott tovább Berlinbe.

Moholy-Nagy László: Önarckép (Moholy-Nagy László kinyújtott kézzel). Forrá: Magyar Fotográfiai Múzeum

1920 áprilisában itt ismerkedett meg későbbi feleségével, Lucia Schultzcal. A nő bevezette a fotográfia művészi világába. 1922 februárjában a Der Sturm galériában Péri Lászlóval közösen rendezett kiállítása hatalmas sikerrel zárult, illetve ugyanebben az évben Kassák Lajossal közösen adták ki az Új művészek könyve című kötetet, mely magyarul is, és németül is megjelent. 1923-tól a weimari Bauhausban tanított mint a legfiatalabb oktató Walter Gropius felkérésére. Olyan nevek közé csöppent, mint Vaszilij Kandinszkij, Paul Klee, Oskar Schlemmer. A Bauhaus szellemiségének egyik védjegyévé vált.

1929-ben belekóstolt a filmezésbe, leforgatta élete első jelentősebb moziját Marseille régi kikötője címmel. 1931-ben a fényalakítási problémák megoldására létrehozta az úgynevezett fény-tér modulátort (a rávetülő fény a környező falakon színes fényjátékot teremtett). Ez ihlette a Fekete-fehér-szürke (1932) és a Nagyvárosi cigányok (1932) című filmjeit is. Ekkor ismerte meg Sybille Pietzsch nevű második feleségét, akivel 1933-ban házasodtak össze. 1935 tavaszán Londonba költöztek az izgalmasabb élet reményében. Moholy-Nagy a művészet és a dizájn szinte minden területén kipróbálhatta magát, kirakatot rendezett, filmdíszletet tervezett. 1937 nyarán felkérték az időközben a tengerentúlra áttelepült Bauhaus-iskola, új nevén a New Bauhaus irányítására. Korábbi félelmei 1938-ban beigazolódtak, amikor is alkotásait „elfajzott művészetnek” minősítették, majd az összes német galériából és múzeumból eltávolították, illetve kitiltották.

1939-ben Chicagóban jelentősebb tőke nélkül megalapította a School of Design-t, mely Institute of Design néven 1944-ben főiskolai rangra emelkedett. Az intézményt egészen haláláig vezette.

Több rosszullét után 1945-ben került először kórházba, és az orvosok leukémiát diagnosztizáltak nála. Mivel akkor még nem tudták gyógyítani ezt a betegséget, 1946. november 24-én hunyt el.