Uferwege und Strandwälle des großen eiszeitlichen Federsees die noch heute im Gelände sichtbar sind, so am "Insele" und zwischen Moosburg und Brackenhofen, wurden Teilweise schon in urgeschichtlicher Zeit als Wege benützt. Diesen werden aufgrund von Radiokarbon-Untersuchungen ein Alter von etwa 8.000 Jahren zugeschrieben. Archäologische Funde (Lagerplätze steinzeitlicher Jäger, Fischer und Sammler) verweisen auf eine Besiedlung in der mittleren Steinzeit. Steinwerkzeuge, Geräte und Waffen aus dem Feuerstein des Jura weisen auf Menschen, die um 6000 vor Christus Moosburgs Markung durchstreiften hin.
Die Namensgebung stammt aus dem Habsburger Urbar, in welchem um 1306 eine Burg erwähnt wird („Bei dem See liegt ein Burgstall und eine Matte“). 1411 wird sie urkundlich als „Müsburg“, 1496 als „Mospurg“ (von Moos = Moor) genannt. Besagte Burg lag über dem ehemaligen Seeufer im Südwesten des heutigen Dorfes. Ein alter Dammweg nach Nordost über die "Insel" im Seelenhofer Ried führt 100m westlich der damaligen Burg vorbei.
Der Burgstall wurde 1496 vom damaligen Besitzer Simon Brackenhofer (Bürder von Buchau) dem Stift Buchau verkauft. Nach der ersten Seefällung (1787/88) wurde nach einer Rodung 1792 der Weiler Moosburg vom Stift Buchau angelegt und erhielt den Namen der Burg. Die letzte Äbtissin von Buchau plante in dem Ort ihre Grabkapelle, die jedoch unvollendet 1812 abgebrochen wurde.
Der Ortsteil Brackenhofen wurde im 15. Jahrhundert als Betzenweiler zugehörig erwähnt. Im 17. Jahrhundert waren zwei Höfe in Brackenhofen im Besitz des Stifts Buchau.
Infolge der Säkularisation kam Moosburg 1803 mit dem Stift Buchau an die Fürsten von Thurn und Taxis, die es dem neu gebildeten Reichsfürstentum Buchau eingliederten. Im Jahre 1806 gelangte der Ort unter die Staatshoheit des Königreichs Württemberg. Schon 1807 besuchte der württembergische König Friedrich I. den Federsee und legte nach einer Schifffahrt mit seinem Gefolge in Moosburg an.
Als Weiler bleibt Moosburg eine Zeitlang selbstständig, wird dann mit Betzenweiler verbunden und 1873/74 als selbständige Gemeinde mit Brackenhofen von Betzenweiler ausgegliedert und bildet seither eine eigenständige Gemeinde im Oberamt Riedlingen. Von 1938 an gehörte sie zum Landkreis Saulgau, nach dessen Auflösung 1973 zum Landkreis Biberach.