The Wrestler stjärna, 62, besegrade Elliot Seymour - en före detta California Golden Gloves mästare 33 år hans junior.
Rourke skickade Seymour till duken två gånger i andra ronden innan domaren stoppade matchen.
Oscarsnominerade skådespelaren var amatörboxare innan han fann berömmelse i Hollywoodfilmer som 9 1/2 veckor.
Arrangörerna av matchen sade boxarna fick "stora summor pengar" i avgifter men vägrade att ge detaljer.
"Jag är väldigt glad att vara tillbaka till boxningsringen. Tack gode Gud för att jag fick göra detta", sa Rourke före sin kamp med 29-årige Seymour.
Han vägrade att gå in på detaljer om sina motiv för att återvända till ringen, men berättade att ryska TV-boxning hade "sort av räddade mig från mig själv".
Skådespelaren uppges ha förlorat mer än 33 lbs (15 kg) för kampen, vägning på 179,2 lbs (81,3 kg), samma som hans rival.
Seymour rankas 256 i USA och innan matchen med Rourke hade en knockout och nio förluster i 10 matcher.
Rourke återvände till boxningen som proffs på 1990-talet och var obesegrad i åtta matcher, med sex segrar och två dragningar.
Men han fick ett antal ansiktsskador, vilket krävde operation och förändrade hans utseende.
2008 vann Rourke en Bafta och Golden Globe för sin roll i filmen The Wrestler, som berättade historien om en före detta brottningsproffs som bestämde sig för att återvända till sporten.
Han nominerades också till en bästa skådespelare Oscar, men förlorade till Sean Penn i mjölk.
Hollywood skådespelare Mickey Rourke har vunnit en utställning boxningsmatch i Moskva efter att ha återvänt till ringen för första gången på 20 år.