Más conocido como perito Moreno, nació en Buenos Aires el 31 de mayo de 1852. Su padre había permanecido exiliado en Uruguay durante el régimen de Rosas; su madre era hija de uno de los oficiales británicos que habían participado en la invasión inglesa de 1807.
Su interés por los libros de viajes comenzó siendo un adolescente y se acrecentó tras conocer a Germán Burmeister, director del museo de Buenos Aires, con quien estableció una gran amistad.
Antes de cumplir 20 años, ya tenía en su poder una colección de fósiles y diversos objetos relacionados con los estudios antropológicos y mineralógicos, colección que amplió con el paso del tiempo.
Este explorador, naturalista, geógrafo, escritor, antropólogo y educador se inició como autodidacta, pero a lo largo de su trayectoria profundizó y consolidó su formación con el mismo fervor con que llevaba a la práctica sus conocimientos, siempre actuando con el supremo interés de servir a la República.
En el año 1872, cuando sólo contaba 20 años, un amigo le envió desde Carmen de Patagones unos restos antropológicos descubiertos en el valle del río Negro. Fascinado por la muestras recibidas, decidió desarrollar su actividad investigadora, explorando la región patagónica, hasta ese momento fuera del pleno control del gobierno argentino.
Durante 1872 y 1873, realizó exploraciones en el territorio de la actual provincia de Río Negro, recorriendo áreas bajo dominación indígena.
El 22 de enero de 1876 llegó al lago Nahuel Huapi, donde enarboló por primera vez la bandera Argentina. Estuvo dos días tomando apuntes sobre la raza que habitaba la región, que vivía fuera del control del gobierno nacional. Preparó su regreso y, luego de un accidentado viaje, llegó a Buenos Aires.
Tenía 24 años y su salud estaba quebrantada por las penurias pasadas. Pero la Patagonia ejercía en él una fascinación irresistible; por eso, luego de un obligado descanso, se preparó para una nueva expedición.
Se embarcó en la goleta Santa Cruz, rumbo a tierras australes. Recorrió el valle del río Chubut, junto con el subteniente de marina Carlos María Moyano, uno de los mas lúcidos conocedores de las necesidades patagónicas y un obsesionado con lograr su colonización. El 15 de febrero llegó hasta un lago al que llamó Argentino.
La expedición pasó por antiguos paraderos indígenas, realizando múltiples excavaciones. Moreno tuvo oportunidad de convivir con la indiada, interesándose en su idioma con la intención de formar un diccionario. Tomó medidas antropológicas para completar sus estudios. Descubrió y bautizó el lago San Martín. Más tarde avistó el lago Viedma. Se encontró con un espectacular monte al que llamó Fitz Roy.
Dispuso su regreso descendiendo el río Santa Cruz. En mayo retornó a la Capital Federal, exultante por los éxitos obtenidos y por el gran cúmulo de información recopilada.
El 11 de noviembre de 1879, Moreno se embarcó para Río Negro, al frente de la Comisión Exploradora de los Territorios del Sur, cuyo propósito era la búsqueda de zonas apropiadas para la colonización. Cuando encaminó sus pasos otra vez hacia el lago Nahuel Huapi y a un lago que bautizó Gutiérrez (en homenaje al escritor y educador José María Gutiérrez), rodeado por la belleza de la naturaleza del lugar concibió la idea de reservar esas tierras para la creación de un parque nacional. Como se encontraban en territorios mapuches, fueron tomados prisioneros por guerreros de Sayhueque, al parecer en represalia por la acción militar durante la Campaña del Desierto. Fueron llevados hasta la toldería de Caleufú, donde Moreno y sus compañeros fueron condenados a muerte. Salvaron sus vidas milagrosamente, merced a una riesgosa huida nocturna, mientras los indios estaban de orgía. Tras varios días entre la vida y la muerte, amparados por las sombras de la noche lograron huir. Armaron una balsa y se lanzaron al río Collón Cura, navegando de noche y descansando de día. Después de seis jornadas de constante peligro y de hambre, pudieron refugiarse en el Fortín Confluencia.
En 1902 fue designado perito en el conflicto limítrofe entre Argentina y Chile y estableció el concepto de límites siguiendo las altas cumbres divisorias de las aguas. Por ley 4.192, el gobierno lo recompensó por sus servicios con 22.500 hectáreas de bosques fiscales en la zona del lago Los Cántaros, Puerto Blest y Laguna Frías. Moreno donó esas tierras con el fin de que fueran reservadas como parque natural. La donación fue aceptada y se dio el primer paso para la creación del Parque Nacional Nahuel Huapi.
Con los restos arqueológicos hallados durante sus excursiones, logró crear varias colecciones que expuso en un museo de su propiedad. Ese valioso material lo donó a la provincia de Buenos Aires y sirvió de base del Museo de Ciencias Naturales de La Plata, que Moreno dirigió durante varios años.
Viajó a Europa para estudiar e investigar. Asistió a cursos dictados por el sabio Pablo Broca. Durante su estadía en Francia, ocupó una tribuna de la Sorbona y otras instituciones científicas. Posteriormente se trasladó a Londres para reunir mas datos, los que luego utilizó para organizar el Museo de La Plata.
Moreno fue diputado nacional y vicepresidente el Consejo Nacional de Educación, cargo desde el que impulsó numerosas reformas educativas. A esto hay que agregarle su actividad como divulgador de la Patagonia a través de un buen número de escritos.
En sus últimos años disfrutó de la compañía de Clemente Onelli, otro enamorado de la Patagonia que fue su amigo y compañero de aventuras.
El 22 de noviembre de 1919 falleció a la edad de 67 años. Luego de una misa en la Iglesia del Pilar, fue sepultado en el cementerio de la Recoleta en Buenos Aires.
En el año 1944, sus restos fueron trasladado al Mausoleo de la Isla Centinela en el lago Nahuel Huapi.
Fue un gran patriota, que toda su vida trabajó incansablemente al servicio de su país, a pesar de que no siempre tuvo el apoyo necesario de las autoridades.
Un digno ciudadano que donó todo su patrimonio para ser destinado al bien público. Poco tiempo antes de su muerte confesó: "No tengo un centavo, no dejo a mis hijos ni un metro de tierra donde sepultar mis cenizas".