Formé en 1995 par deux cousins, Ville Sorvali (chant et guitare) et Henri Sorvali (guitare et claviers; également claviériste de Finntroll, Barathrum et membre de session d’Ensiferum). Moonsorrow est entré sur la scène metal avec pas moins de quatre démos, mais Suden Uni est leur premier vrai album. Les textes de Moonsorrow, évoquant le paganisme, les folklores et les légendes finlandaises, sont mêlés à des parties instrumentales alliant instruments folkloriques et ambiances (bruit de vent, de vagues, chants d’oiseaux, etc.)

Leur premier album, Suden Uni, enregistré début 2000, est sorti en 2001 avec Tämä Ikuinen Talvi (en) ("Cet Hiver éternel"), une réédition de leur démo de 1999. Suden Uni ("Le Rêve d’un Loup") combine paganisme finnois et éléments folk. Après avoir recruté Mitja Harvilahti et Markus Eurén (en), Moonsorrow commence à jouer en live, sort Voimasta Ja Kunniasta ("Force et Honneur") fin 2001. Cependant, le groupe devint plus connu avec leur album sorti en 2003, Kivenkantaja ("Stonebearer"). En 2005 le groupe continua sur sa lancée avec son quatrième album, Verisäkeet ("Versets de Sang"). Cet album fut également leur premier à utiliser des sons ambiants tels que des chants d’oiseaux ou des crépitements de flammes entre les pistes.

En janvier 2006, le groupe joue pour la première fois aux États-Unis au Heathen Crusade Metalfest dans le Minnesota Le 7 mars 2006, le groupe annonce leur second album avec le label Spinefarm Records, prévu pour fin 2006. Le 19 juin fut annoncé la présence de Thomas Väänänen, chanteur de Thyrfing. Viides Luku - Hävitetty sort en janvier 2007, il sera composé de deux chansons aux influences Rock progressif plus prononcées.

Un EP appelé Tulimyrsky est sorti en 2008. Cet EP dure plus d’une heure et contient une nouvelle chanson (éponyme), deux remakes de vieilles chansons et deux reprises. Il est sorti dans le monde entier sous Spinefarm Records, et en mai, le label allemand Drakkar Entertainment le sort en Allemagne, en Autriche et en Suisse1.

En automne 2010, le groupe enregistre leurs sixième album Varjoina Kuljemme Kuolleiden Maassa ("Comme des ombres nous marchons dans la terre des morts"), il sortira le 21 février 2011 sous le label Spinefarm Records

En Octobre 2012, Moonsorrow annonce sur leur site officiel qu’ils ont signé un contrat avec Century Media Records. Le groupe commente : « Nous sommes ravis de commencer à travailler avec Century Media, un label où de nombreux autres artistes ont déjà trouvés refuge ! Nous ne faisons jamais notre musique à moitié ou avec des compromis et nous savons que notre Art est entre de bonnes mains avec des gens qui ont la même mentalité dans la gestion d’un label. Maintenant, après un an depuis la sortie de notre dernier album, nous sommes prêts à commencer à créer quelque chose de nouveau. Un nouveau chapitre dans le voyage épique de Moonsorrow »

En juin 2013, le groupe annonce un coffret de vinyl de ses œuvres complètes par Blood Music. Comprenant 13 LP, elle sera la plus grande rétrospective de metal à ce jour.

Le 1er avril 2016 sort le septième album du groupe : Jumalten Aika, paru chez Century Media