Sa carrière amateur est riche d'un titre de champion du monde remporté à Reno en 1986 dans la catégorie des poids coqs ainsi que de deux médailles d'or aux Jeux asiatiques de New Delhi en 1982 et de Séoul en 1986. Moon Sung-kil passe professionnel en 1987 et devient champion du monde des poids coqs WBA le après sa victoire face à Khaokor Galaxy. Battu lors du combat revanche le , il s'empare ensuite du titre WBC des poids super-mouches le aux dépens de Nana Konadu, titre qu'il conserve jusqu'au après une défaite contre Jose Luis Bueno. Il se retire à l'issue de ce combat sur un bilan de 20 victoires et 2 défaites.