Sammen med sin tidligere ektemann Edvard Moser bygget hun opp Moser-miljøet ved NTNU fra 1996. Begge ble samme år førsteamanuenser i biologisk psykologi ved Institutt for psykologi ved NTNU og etablerte og ledet der et eget hjerneforskningslaboratorium. Hun ble professor i nevrovitenskap i 2000. I 2002 ble Moser-miljøet gitt status som senter for fremragende forskning og har siden vært organisert i flere selvstendige enheter. May-Britt Moser er fra 2012 leder for , et forskningsrådsfinansiert senter for fremragende forskning ved Fakultet for medisin og helsevitenskap. Hun er også faglig instituttleder ved Kavliinstituttet for nevrovitenskap.