Moesgaard startet som trener i Vålerenga som 22-åring i 2006, hvor han jobbet med klubbens G14 og G16-lag. Fra 2012 var han en del av juniorlaget til Vålerenga, et lag som blant annet vant den prestisjetunge JET-turneringen på Hamar tre år på rad. Moesgaard var sentral i utviklingen av blant andre Ghayas Zahid, Sander Berge og Ivan Näsberg. I 2015 ble han en del av støtteapparatet til Kjetil Rekdal for Vålerengas A-lag, da han gikk inn i rollen som toppspillerutvikler. I januar 2018 ble Moesgaard assistenttrener i Vålerenga under Ronny Deila. I slutten av februar 2020 ble det kjent at Moesgaard var ferdig i Vålerenga, da klubbens nye hovedtrener Dag-Eilev Fagermo ønsket å danne sitt eget team.