May-Britt Moser nació el 4 de enero de 1963, en Fosnavåg, Noruega. Cursó estudios de psicología en la Universidad de Oslo junto a su futuro marido, Edvard Moser, doctorándose en neurofisiología en 1995. Fue alumna de posdoctorado en la Universidad de Edimburgo (Reino Unido) y científica invitada en el University College de Londres, donde trabajó John O'Keefe, antes de trasladarse en 1996 a la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología de Trondheim. Edvard y May-Britt Moser fueron profesores asociados en psicología y neurociencia de la NTNU, en 1996.
En 2000, fue nombrada catedrática de neurociencia. Fue directora fundadora del Instituto Kavli de Neurociencia de Sistemas y del Centro para la Biología de la Memoria (KI / CBM) de la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología (NTNU) en Trondheim, Noruega.
May-Britt y su esposo Edvard Moser fueron pioneros en la investigación sobre el mecanismo del cerebro para representar el espacio.
Fue la undécima mujer galardonada con el Nobel de Medicina. El 6 de octubre de 2014, la Academia Sueca le otorgó el Premio Nobel de Medicina 2014 junto a su marido, Edvard Moser, y John O'Keefe, "por descubrir el sistema de posicionamiento cerebral o "GPS interno" del cerebro. Identificaron las "células de red" (grid cells) en la corteza entorrinal, que coordinan la orientación espacial y permiten la navegación en el entorno" . Los Moser fueron una de las seis parejas galardonadas con el Premio Nobel. La carrera de los tres científicos está centrada en la investigación del cerebro, lo que les permitió descubrir el "GPS interno" que posibilita la orientación en el espacio.
Actualmente, dirige el Centre for Neural Computation en el Kavli Institute for Systems Neuroscience (Trodheim), centrando sus estudios en cómo el cerebro codifica el espacio, el tiempo y la memoria.