모레노의 본명은 로지타 돌로레스 알베리오 푸에르토리코 후마카오 출생. 5살 때 그녀의 어머니와 뉴욕시로 이사를 왔고, 새 아버지인 에드워드 모레노와 함께 살게 된다. 어릴 때부터 춤을 레슨 받았고, 영화, 뮤지컬 무대 등 다양한 작품에 참여하게 된다.

1952년 영화 <Singin’ in the Rain>에서 젤다 재너스 역으로 출연하였고, 1956년 <The King and I>에서는 텁팀 역으로 출연하였다. 1961년 브로드웨이 작품 <West Side Story>에 치타 리베라와 함께 출연하였고, 모레노는 최우수 여배우 아카데미 어워드에서 상을 수상하였다. 1977년 에미 어워드, 1972년 그래미어워드, 1962년 오스카 어워드, 1975년 토니어워드에서 여우주연상을 수상하였다. 그녀는 <Chicago>로 사라 시든 어워드에서 여우주연상을 수상하기도 하였다.

TV 시리즈 <The Rockford Files>, <The Love Boat>, <The Cosby Show>, <George Lopez>, <The Golden Girls>, <Miami Vice> 등에 출연하였다.

모레노가 브로드웨이에 출연한 작품들은 <The Last of the Red Hot Loves>, <Gantry>, <The Ritz> 등의 무대에 섰으며, 1975년 <The Odd Couple>에 출연해 여우조연상을 수상하였다.