أكمل دراسته الثانوية في مدرسة كيلي الثانوية العليا في بيمونت بولاية تكساس عام 1989، ثم حصل على بكالوريوس العلوم بامتياز مع مرتبة الشرف في الرياضيات والعلوم الحاسوبية من جامعة ستانفورد عام 1993، وعلى دكتوراة الطب بمرتبة الشرف من كلية الطب بجامعة هارفارد (قسم العلوم الصحية والتقنية في هارفارد/ومعهد ماساتشوستس للتقنية) عام 1998؛ حيث يتركز بحثه حول الطاقة وتحولاتها في الميتوكوندريا. بعد ذلك، أمضى ثلاثة أعوام طبيباً مقيماً في الطب الباطني بمستشفى بريغهام والنساء في مدينة بوسطن (1998-2001)، ثم فترة زمالة لمدة ثلاثة أعوام أخرى (2001-2004) بمعهد وايتهيد للعلوم الطبية الحيوية في مدينة كيمبردج بولاية ماساتشوستس، وبحث خلال تلك الفترة في الآليات المنظمة لتحولات الطاقة بالميتوكوندريا. وهو حالياً أستاذ بيولوجية النظم بكلية الطب بجامعة هارفارد، وأستاذ الطب في مستشفى ماساشوستس العام، وباحث في معهد هوارد هيوز الطبي، وباحث أول في معهد برود بجامعة هارفارد ومعهد ماساتشوستس للتقنية في كيمبردج، ماساتشوستس.
جمع البروفيسور موثا في أبحاثه بين أساليب ووسائل علوم الجينوم والدراسات الكيميائية الحيوية والحسابية المتعمقة لاستكشاف وظائف الميتوكوندريا في الصحة والمرض. ومن أهم إنجازاته توصيفه كامل البروتينات التي تنتجها مورثات الميتوكوندريا، واكتشافه نحو 15 مورثة مسببة للمرض في الميتوكوندريا، واستخدامه لتقنية سلسلة الإكسوم الموجهة للتشخيص الإكلينيكي. كما اكتشف الآليات الجزيئية للبروتين الضروري لانتشار أيونات الكالسيوم في الميتوكوندريا، وأن خللاً دقيقاً في التعبير الجيني بالميتوكوندريا يسبب داء السكري من النوع الثاني، وأن مسار الكربون بالميتوكوندريا قد يتغيَّر في كثير من الأمراض.
تقديراً لموهبته وإنجازاته العلمية الفريدة، حصل البروفيسور موثا على التقدير العلمي والعديد من الجوائز؛ منها: الجائزة الكبرى في الموسم الدولي الأربعين للعلوم والهندسة عام 1989، منحة ستار جوردان من جامعة ستانفورد عام 1990، منحة معهد هوارد هيوز الطبي لما بعد الدكتوراة للأطباء عام 2001، جائزة جون وكاثرين ماك آرثر للعباقرة عام 2004، محاضرة الأربعاء الشرفية بالمعاهد الوطنية للصحة عام 2011، جائزة جدسون دلاند من الجمعية الفلسفية الأمريكية عام 2008، جائزة مارتن للبحوث الأساسية من مستشفى ماساتشوستس العام عام 2011، جائزة البحوث الانتقالية من المعاهد الوطنية للصحة عام 2011، ميدالية كلاين من جمعية الكيمياء الحيوية عام 2014، وجائزة بادما شري المرموقة من الحكومة الهندية عام 2014.
انتُخب البروفيسور موثا عضواً بالأكاديمية الوطنية للعلوم عام 2014، وهو عضو في هيئات تحرير مجلة (البيولوجية الجزيئية للأنظمة)، ومجلة (أيض الخلية)، و(مجلة المنظمة الأوروبية للبيولوجيا الجزيئية)، ومُحكم في عدة مجلات عالمية شهيرة أخرى، مثل: “مجلة الطبيعة”، و”مجلة العلوم”، و”مجلة الخلية”، و”مجلة نيو إنجلاند الطبية”، و”مجلة أبحاث الجينوم”، وغيرها.
كتبت هذه السيرة الذاتية في عام استلامه للجائزة.