Nata nelNew Hampshire e figlia di Stacy, giornalista e Don Moore, pilota dell'American Airlines, si trasferisce con la famiglia aOrlando inFlorida dopo poche settimane dalla nascita. Già all'età di tredici anni si esibisce nella maggior parte degli stadi sportivi di Orlando, cantando l'inno americano.
Dopo aver firmato un contratto discografico a quattordici anni, debutta nell'estate del 1999 con il singoloCandy. Il singolo scala le classifiche musicali di gran parte del mondo, viene infatti certificatoDisco d'oro in America eDisco di platino in Australia. Il suo album di debuttoSo Real esce nel dicembre del 1999, venendo raffigurata dalla critica come l'ennesimo clone diBritney Spears. In tre mesi dall'uscita l'album vende oltre 3 milioni di copie in tutto il mondo e viene certificatodisco di platino negli Stati Uniti.
Nel 2001 pubblica l'omonimo albumMandy Moore, contenente un suono più vicino alla dance e ad un genere dipop più maturo rispetto ai precedenti lavori. Apprezzato dalla critica, nella settimana di debutto nel mercato americano si piazza alla 35º posto dellaBillboard 200 vendendo oltre 20.000 copie nella prima settimana. Il primo singolo,In My Pocket riscuote un discreto successo nelle classifiche americane rispecchiando allo stesso tempo i canoni artistici delle rivali qualiBritney Spears eChristina Aguilera. La canzone in questione mostra l'artista più matura in un pezzo dance, abbandonando l'immagine di ragazzina ingenua. La canzone viene certificataDisco d'oro in Australia. Come singolo successivo viene lanciatoCrush, un pezzo pop che non riesce a riscuotere il successo dei precedenti singoli, ma che ottiene buone recensioni dalla critica americana. Entra comunque in varie classifiche e riesce a piazzarsi al primo posto dei video musicali più visti della trasmissione americanaTRL.
Parallelamente alla carriera di cantante, ottiene la parte da protagonista nel filmI passi dell'amore affiancata aShane West. Il film esce nelle sale americane all'inizio del 2002 ottenendo subito successo in tutto il mondo e sebbene la critica americana non apprezzi interamente la sceneggiatura, la prestazione di Moore è ben apprezzata e lodata e riceve anche alcuni premi per la parte interpretata.
Come terzo singolo dell'album uscito l'anno precedente viene sceltoCry, una delle più celebri canzoni dell'artista, inserita nella colonna sonora deI passi dell'amore: ottiene gran successo in Asia e Australia. Come ultimi singoli vengono pubblicati17 eSaturate Me, entrambi con sound R&B, mirati esclusivamente a scopo promozionale. A differenza degli altri singoli, per questo non viene girato il video musicale poiché Moore è maggiormente concentrata sulla carriera cinematografica e sul suo nuovo album. Dall'uscita ad oggi l'albumMandy Moore ha venduto oltre 500.000 copie in America, dove è stato premiato con ilDisco d'oro; nel resto del mondo sono state vendute oltre un milione e mezzo di copie.
Nel 2003 recita in due commedie romantiche:All I Want - Tutto quello che voglio eContratto d'amore, a fianco rispettivamente diElijah Wood eAllison Janney. Lo stesso anno pubblicaCoverage, una raccolta di canzoni anni '80. Oltre a riscuotere buone critiche l'album vende nella prima settimana oltre 50.000 copie, stabilendo un record per l'artista. A causa delle basse vendite del disco, che si aggiravano sulle 250 mila copie solo negli States, laEpic Records decide di chiudere il contratto discografico pubblicando le prime due raccolte musicali dell'artistaThe Best of Mandy Moore che vende all'incirca 100.000 copie eCandy.
Dopo aver lasciato laSony, passa allaSire Records che fa parte dellaWarner Bros., e registra il demoHey! che viene pubblicato sul suo sito ufficiale. In seguito però, senza nemmeno incidere un disco, decide di abbandonarli ed elimina la canzone dal suo repertorio.
Il 2007 segna il ritorno sulle scene musicali e cinematografiche. Il 19 giugno pubblicaWild Hope, un album interamente co-scritto che vanta collaborazioni di molti cantautori pop-folk comeLori Mckenna eRachael Yamagata. La stessa Moore afferma: «Non sono mai stata così attaccata a un disco, sono molto orgogliosa del risultato, ci sono voluti due anni ma alla fine ce l'ho fatta.» Ad aprile2007, Moore partecipa aiThe BR!CK Awards, trasmessi dal canaleThe CW, dove canta per la prima volta il suo nuovo singoloExtraordinary. Nella settimana di debutto ovvero quella tra il 19 giugno e il 25 giugno l'album si piazza alla posizione numero n. 30 della classifica diBillboard, vendendo oltre 28.000 copie.
Mandy intraprende nell'estate del 2007 ilWild Hope Tour facendo il tutto esaurito in tutte le città come afferma il documentarioI Am Mandy Moore presentato sul CanaleOxygen. Sono note in questo periodo moltissime apparizioni per promuovere i singoli e l'album, ma soprattutto la sua carriera di attrice. Partecipa a ben tre film,Perché te lo dice mamma,Licenza di matrimonio eDedication; quest'ultimo uscito solo negli Stati Uniti. Cresce così la stima della critica nei confronti di Mandy, grazie alle interpretazioni accanto ad attori comeDiane Keaton eRobin Williams.
Per la prima volta Mandy prolunga il suo tour aggiungendo delle tappe in Australia, dove presenta il disco e nello stesso tempo partecipa al concerto diBen Lee con il quale ha cantato la canzoneBirds And Bees presente nell'albumRipe. Sempre in Australia Mandy apre i concerti della sua collegaKelly Clarkson e le vendite dell'album si alzano. Le vendite totali dell'album si aggirano sulle 500 mila copie. Il secondo singoloNothing That You Are ha avuto un lieve successo in più ma ha finalità puramente promozionale. Il 2007 e il 2008 sono l'anno del ritorno e del cambiamento musicale di Mandy Moore che afferma: «Inizialmente mi davano delle canzoni e mi dicevano "adesso vai in sala e incidile", ma adesso le parole che canto in questo disco sono le mie, è stato un processo complicato ma non rinnego nulla del mio passato da pop artist, sono cresciuta e con me è cresciuta la mia musica.»
Il primo singoloI Could Break your heart any day of the week è stato presentato per la prima volta con l'uscita del mensile Marie Claire nell'aprile del 2009, in cui Mandy parla del nuovo sound dell'album e racconta delle sue nozze con il cantautoreRyan Adams avvenute a marzo 2009 inGeorgia. Il singolo viene pubblicato in digitale nel marzo dello stesso anno suiTunes e ottiene un buon successo. Lo stesso viene presentato in molti spettacoli come ilLate Night with Conan O'Brien oppure ilThe Ellen DeGeneres Show.
Il 26 maggio 2009 viene pubblicatoAmanda Leigh, che nella settimana di debutto vende oltre 15.000 copie, e si piazza alla posizione 25 della classifica di Billboard. Pur non riuscendo a riscuotere un notevole successo, l'album è acclamato dalla critica e viene distribuito in tutto il mondo in forma digitale suiTunes Store.
Questo album come il precedenteWild Hope, vanta collaborazioni di successo, come quelle con il cantautoreMike Viola e la cantautriceInara George. Non può mancare la presenza diLori McKenna, con la quale ha scritto il branoEverblue. L'album in complesso ha venduto 30.000 copie, oltre a 45.000 digitali, ed è stato presentato in un mini tour di 5 date tra cuiNew York, per invogliare i giovani a riascoltare i suoni vintage degli anni '80. Il secondo singolo dell'album èFern Dell una canzone molto introspettiva e curiosa che Mandy Moore ha pubblicato solo in digitale poco dopo la fine del suo minitour nei pub americani. Durante lo stesso periodo Mandy è tornata in sala di incisione per nuove canzoni di progetti cinematografici.
Dopo aver terminato il suo Tour destinato alla presentazione del suo nuovo albumWild Hope, ha preso parte all'Identified Tour con la pop starVanessa Hudgens aprendo i suoi concerti e talvolta talmente tanto acclamata rimaneva sul palco a cantare celebri canzoni dei suoi precedenti album. Ha aperto anche i concerti della cantanteKelly Clarkson. Ha preso parte come Guest star insieme a Lori Mckenna del Concerto del suo coautore Mike Viola. In un'intervista Mandy ha sottolineato più volte di voler fare un tour oltre oceano in Europa.
Mandy ha anche scritto una canzone per il filmHigh School Musical cantata daVanessa Hudgens. Ha prestato la voce al personaggio diAerith Gainsborough nel primo episodio della serie di videogiochiKingdom Hearts. Nel 2000 ha duettato con gli Nsync nella canzoneOn the line che era la colonna sonora del film omonimo.
Il 17 settembre 2019 viene pubblicato il singoloWhen I Wasn't Watching, primo singolo estratto dal settimo album in studio.[6] Il 1 novembre 2019 esce un nuovo singolo promozionale dal nuovo album chiamatoI'd Rather Lose.
A gennaio 2020 viene lanciato il secondo singolo dell'albumSave a Little for Yourself.[7] Poco dopo vengono annunciati il titolo e la data di uscita del album:Silver Landings che è stato pubblicato 6 marzo con etichetta Verve Forecast,[7] prodotto da Mike Viola (con cui aveva già lavorato nell'albumAmanda Leigh), e di suo marito Taylor Goldsmith, frontman della bandThe Dawes.
L'11 febbraio 2020 viene estratto il singoloFifteen.[8]
L'8 marzo 2022 pubblicaIn Real Life, il primo singolo estratto dall'omonimo albumIn Real Life,pubblicato il 13 maggio 2022, scritto e prodotto da Mike Viola, Taylor Goldsmith e Mandy Moore. Il singolo è stato seguito daLittle Dreams eFour Moons.
Nel 2004 frequentaZach Braff; la loro relazione viene resa pubblica durante un party per la raccolta fondi delPartito Democratico degli Stati Uniti. Il 10 marzo 2009 ha sposato il cantanteRyan Adams, in una cerimonia privata inGeorgia. La notizia delle nozze venne resa nota solo due settimane dopo. Nel gennaio 2015 la coppia annuncia il divorzio.[9] Dal luglio 2015 ha una relazione con Taylor Goldsmith, chitarrista deiDawes, con cui si è sposata il 18 novembre 2018 aLos Angeles;[10] la coppia ha tre figli.