Metge per la Universitat del Salvador i vinculat a la Universitat de Londres com a farmacòleg. Fou membre, vers l’any 1971, de l’equip de científics que demostrà que alguns fàrmacs com l’aspirina inhibien la síntesi de prostaglandines; posteriorment, descobrí que petites dosis d’aspirina podien prevenir malalties cardiovasculars. Dedicat a l’estudi de la paret vascular, descobrí les prostaciclines i la seva acció antitrombòtica i revolucionà els conceptes bàsics de la fisiologia vascular; malgrat això, l’any 1982 s’atorgà el premi Nobel de medicina i fisiologia a John Vane pels seus descobriments sobre les prostaglandines i les substàncies relacionades, com les prostaciclines. El 1983, Moncada identificà el monòxid de nitrogen com a molècula indispensable per a la vasodilatació, descoberta que promogué un seguit d’investigacions per aconseguir fàrmacs contra la hipertensió arterial i que permeteren l’obtenció del sildenafil (Viagra), l’únic fàrmac eficaç, per via oral, contra la impotència. El 1998, l’Institut Karolinska atorgà el premi Nobel de medicina i fisiologia als nord-americans Robert Furchgott, Louis Ignarro i Ferid Murad pels seus estudis sobre el paper del monòxid de nitrogen, fet que provocà la protesta de la comunitat científica, sobretot de parla hispana, per l’exclusió de Moncada del guardó. El 1990 rebé el premi Príncipe de Asturias d’investigació científica i tècnica.