莫瓦桑1852年9月28日，出生在巴黎的一间旧房子里。在他10岁时，因生活所迫，全家迁到塞纳省的一个小村镇居住，莫瓦桑的父亲是一位铁路职工，微薄的收入，勉强维持一家人的最低生活，但是再也没有多余的钱供孩子们读书了。莫瓦桑一直到12岁，才勉勉强强进了小学，而且放学以后还要帮助家里做些家务。全家人经常吃最廉价的食品，穿破旧的衣服，家里人没有钱给莫瓦桑买书和文具。但是，这一切都没有影响莫瓦桑的学习成绩，在学校里，每次考试他都名列第一。很快，老师们都喜欢上了这个贫穷而聪明的孩子。少年时代的莫瓦桑，最喜欢学习化学，他从老师那里借来了各种化学书，如饥似渴地攻读，同时，还自己动手做各种化学实验。但是由于家庭生活十分困难，他被迫离家，到巴黎当了一名药店学徒。
莫瓦桑所在的那家药店是一家十分著名的老药店，名叫班特利药店。1870年的一天，店铺里十分安静，只有研杵和研钵发出的轻微的均匀的响声，那是几个学徒在研磨药物，带着老花镜的老药剂师，在翻看一本很厚的书，寻找药物的化学配方。当时的巴黎，医药化学十分发达，化学家和医生都坚信，化学方法是治病救命、战胜死神的法宝。但是由于科学发展水平的限制，当时的化学药品，只对少数极简单的疾病有效。
在药店的学徒中，有一位机智聪明的青年，他就是莫瓦桑，正当他细心研磨药品时，突然，药店的门被撞开了，一个中年男子跌跌撞撞地冲了进来，他脸色焦黄，汗流满面，呼吸困难，眼神十分吓人，“救……救命吧……”他上气不接下气地低声说。药店的人都放下手里的工作，围在他身边。“您怎么啦？”老药剂师问，“我……中了砒霜毒，我把它当药吃了，现在……药性已发作了……我……肚子痛得厉害。”老药剂师慢慢地摘下眼镜，摇摇头，低声说：“已经没有办法了，在这个时候，最好的医生也无能为力了。您还有什么话要嘱咐的吗？请快说吧，我们一定把您的遗嘱告诉您的家人。”气氛十分紧张，大家都默不作声。“请等一下！”莫瓦桑高声说。他拨开众人，挤到跟前，看了看病人，回身从药架上取来一些酒石酸锑钾、三氯化铁给病人吃，然后又让病人服了一些其他药，结果病人病情很快就缓解了。又经两天治疗，病人完全康复了。事后，巴黎的一家小报以《“起死回生”的药店学徒》为题，报道了这件事，许多巴黎人都知道了莫瓦桑的名字。
经过这件事后，他并没有因此而骄傲自满，并且仍然坚持刻苦学习。1874年，他通过考试，获得了中学毕业证书；1877年，他又通过考试，获得了大学毕业证书和学士学位。他十年如一日长期自学，后来考上了法国著名化学家弗罗密的实习生，这相当于现在的研究生，这是件非常了不起的事。他还经德勃雷教授的指导，通过了《论自然铁》的论文答辩，荣获巴黎大学物理学博士学位。
在学习过程中，莫瓦桑从来不满足于已有的成绩，他也不惧怕任何困难，有时连续十几个小时查阅资料。有一次他在实验室连续工作30多个小时，不吃不喝。他的同学走进实验室时，看到他脸色苍白，眼窝深陷，眼睛周围铺满了深深的黑眼圈，身子无力地歪在椅子上。“快，把他送回房间吧。”他的同学和实验员七手八脚地把他送回房间，但不到半个小时，他又回来了。“你不要命了吗？”同学责怪他。“您知道吗？实验数据马上就拿到手了！”莫瓦桑坚定地回答。同学无可奈何，只好任他去做。莫瓦桑就是这样顽强地学习和工作，这一点成了他后来在科学上做出重大贡献的基础。
有一次，莫瓦桑准备进行一项化学实验，需要用一种镶有金刚石的特殊器具。这种器具非常昂贵，因此实验室里的助手们倍加爱护。
一天早上，莫瓦桑来到实验室，做好实验前的准备工作。这时，各项仪器都准备好了，却找不到那个镶有金刚石的昂贵器具。奇怪，怎么会突然不见了呢？助手突然惊叫起来：“啊？门好像被撬过了！莫非有小偷光顾？”莫瓦桑仔细一看，可不是，门锁很明显被人撬开过。进实验室前，谁也没有留意到。这么说，小偷看上那昂贵的金刚石了。这桩意外使莫瓦桑萌生了一个念头：“天然金刚石如此稀少而昂贵，如果能人工制造金刚石，该有多好！”
于是他开始着手研究，在翻阅了许多资料之后，莫瓦桑了解到，金刚石的主要成分是碳。至于它是如何形成的，在这方面研究的成果很少，只有德布雷曾提出金刚石是在高温高压下形成的。
有一回，有机化学家和矿物学家查理·弗里德尔在法国科学院作了一个关于陨石研究的报告，莫瓦桑也参加了。在报告中，查理·弗里德尔说：“陨石实际上是大铁块，它里面含有金刚石晶体。”听到这儿，莫瓦桑猛地想到：石墨矿中也常混有极微量的金刚石晶体，那么，在陨石和石墨矿的形成过程中，是否可以产生金刚石晶体呢？
想到这里，莫瓦桑头脑中出现了制取人造金刚石的设想。他对助手们说：“金刚石的主要成分是碳，陨石里含有少量金刚石，而陨石的主要成分是铁。我们的实验计划是：把程序倒过去，把铁熔化，加进碳，使碳处在足够的高温高压状态下，看能不能生成金刚石。”
于是历史上第一次人工制取金刚石的实验开始了。第一次失败了，第二次再来……经过无数次的反复探索，莫瓦桑的实验室里终于爆发出一阵激动的欢呼声：人造金刚石诞生了！他凭借着自己坚持不懈的毅力，终于在助手的配合下完成了人造金刚石的制造，这与他认真好学的品格是分不开的。
1878年，莫瓦桑在弗罗密实验室当实习生时，他的同学阿方曼，拿着一瓶药品对他说：“这就是氟化钾，世界上还没有一个人能制出单质氟来！”
“难道我们的老师弗罗密教授也制不出来吗？”莫瓦桑问。
“制不出来。”阿尔曼十分感慨地说，“以前所有人的所有制取单质氟的实验都失败了，大化学家戴维就曾想制取，不但没有成功，反而还中了毒。1836年，爱尔兰科学院的诺克斯兄弟，在制取单质氟时，哥哥中毒死了，弟弟进了医院。此外，还有比利时的鲁那特、法国的危克雷，都在做这类实验时被毒死了。著名的盖·吕萨克也差点送了命。你要知道，亲爱的莫瓦桑，氟是死亡元素，千万别去碰它。”
“我不怕。阿尔曼，我将来一定要制出单质氟来！”莫瓦桑坚定地回答。
“那你可要倍加小心！”阿尔曼又关照了一句。
这次实验室谈话以后，莫瓦桑增加了一件心事，单质氟总萦绕在他的脑海中。“单质氟，单质氟，死亡元素，死亡元素……”他有时在梦中也嘟囔着。怎么样才能把这种“死亡元素”的秘密揭开呢？莫瓦桑一直在思考这个问题。
1885年，莫瓦桑开始制备氟。开始，他想用氟化磷和纯氧气试验。当时化学元素周期律才发现十几年，氟和氧的化学式人们还根本不了解，所以他的实验开始有一定的盲目性。因此事与愿违，莫瓦桑不但没有成功，还白白烧坏了两个昂贵的白金管。他连续做了数次实验都失败了，“完了，又完了，又是毫无成效！”莫瓦桑叹息着。
莫瓦桑的化学知识和化学史知识很丰富，他经多方面的研究想到：氟必然是一种最活泼的非金属元素，那就不能在高温下制备它，也不能用一般的化学方法，如置换反应等。“看来，只有用电解法了。”他反复思考着。
为此，必须首先获得氟化砷或氟化磷，然后再创造电解的条件，用电解法制取氟。莫瓦桑首先制出合格但有毒的氟化砷和氟化磷，在其中加入少量的氟化钾，研磨均匀，安装好电解装置，接通直流电。开始，反应顺利，阳极上有气泡出现，但过了一段时间，阳极上覆盖上一层砷或磷，慢慢地反应停止了。莫瓦桑也觉得自己全身软弱无力，心脏剧烈地跳动，呼吸急促而困难。“难道我也会像历史上的化学家一样，氟中毒死掉吗？绝对不能！氟还没有制出来，要赶快离开实验室！”莫瓦桑想。但是，他哪里还走得动！不过神志还清醒的他艰难地抬起右手，关掉了电门，随后就倒在沙发椅上……一个小时，又一个小时，当他醒来的时候，看见妻子路更站在他的身旁，她在低声哭泣，脸上挂满泪珠。
“亲爱的路更，我对你说过，千万别到实验室来，这里全是毒品，连空气都一样，会影响你的健康……”莫瓦桑艰难地对妻子说着。
“亲爱的莫瓦桑，如果我不来打开通风窗，不知道你还能否醒来……你照照镜子吧，你现在又黄又瘦，还有些发青，我打电话叫医生来了，他会让你休息一个月。”妻子路更很伤心。
“我现在一天也不能休息，制取氟的工作就要成功了！”
莫瓦桑又开始做实验了，他用了4天的工夫，把一块莹石磨成一个U形管，管中放入氟化砷、氟化磷和氟化钾的混合物。U形管的两端装上电极，接通电源。很快，在阳极上方，冒出一个接一个的气泡。被称作“死亡元素”的单质氟，终于被制取出来了。莫瓦桑万分激动，他自己大声喊着：“氟！氟！”这是1886年6月26日出现的奇迹。当时，莫瓦桑年仅34岁。
莫瓦桑制出氟以后向法国科学院提交了书面报告。科学院派了一个三人组成的专家组，对他的实验进行鉴定。莫瓦桑经过准备，在专家面前重做他的实验，接通电流后，他的装置好像不听话了，几十分钟过去了，竟然一个气泡也不产生。莫瓦桑恐慌极了，他满头大汗，反复操作，奇怪的是，装置就是不产生氟的气体，这使他十分羞愧和焦急。幸而专家们态度还好，他们鼓励他过几天重做。
专家走后，莫瓦桑仔细检查了他的装置，他发现，原因很简单，甚至有点可笑，是由于氟化钾加得太少了，因而使U形管不导电，所以没有氟。三天以后，他再一次在专家面前表演他的实验时，顺利地收集了4升氟的气体。由于长期和毒品接触，严重损害了他的健康，莫瓦桑在获得诺贝尔奖的第二年，即1907年，就去世了，年仅55岁。他逝世后，世界化学界对他表示沉痛的哀悼。不久，他的妻子路更也因哀伤过度去世了。他们的独生子路易，把他父母的遗产20万法郎，全部献给巴黎大学作为奖学金，一种叫莫瓦桑化学奖，用以纪念他的父亲；另一种叫路更药学奖，用以纪念他的母亲。
莫瓦桑一生硕果累累，他曾发明了以他的名字命名的电炉——莫氏电炉，这种电炉可以简单而迅速地熔炼出各种金属。他自己用它制出了铀、钨、钒、铬、钛、铝等十几种金属。他的妻子路更是世界上第一个使用铝制烹调器的人，这种烹调器是莫瓦桑在实验室中用他的电炉自己制作的。莫瓦桑还是世界上第一个制造人造金刚石的化学家。他品格高雅，爱好诗歌、音乐和绘画，他的卧室中，挂满了各种名画。
莫瓦桑一生中获得很多荣誉，他曾被聘为好几所大学的名誉教授，俄国还授予他科学院名誉院士的称号。他著有《氟及其化合物》《电炉》等著作。
1906年，瑞典诺贝尔基金会宣布：“为了表彰他在制备元素氟方面所做的杰出贡献，表彰他发明了莫氏电炉，把相当10万法郎的奖金授给莫瓦桑。”同年12月，一大批莫瓦桑的学生和朋友，在巴黎大学的会议厅里，隆重举行庆祝大会，庆祝莫瓦桑制取单质氟20周年。在会上，54岁的莫瓦桑进行讲演，他在演讲的最后说：“我们不能停留在已经取得的成绩上面，在达到一个目标之后，我们应该不停顿地向另一个目标前进。一个人，应当永远为自己树立一个奋斗目标，只有这样做，才会感到自己是一个真正的人，只有这样，他才能不断前进。”在科学的事业上，莫瓦桑曾取得过重大的成就，是一代科学巨人。