Moritz Bleibtreu ist der Sohn des Schauspielerehepaars Hans Brenner und Monica Bleibtreu. Er wächst in Hamburg auf und steht schon als Kind in der Kinderserie »Neues aus Uhlenbusch« vor der Kamera.
Nach der 11. Klasse bricht er die Schule ab und geht nach Paris, wo er als Au-Pair arbeitet. Im Alter von 19 Jahren zieht er weiter nach New York, wo er Schauspielunterricht nimmt. Außerdem besucht er Schauspielschulen in Paris und Rom.
Moritz Bleibtreu setzt seine Karriere mit 21 Jahren am Schauspielhaus in Hamburg fort. Es folgen kleine Rollen in verschiedenen Fernsehproduktionen.
Bekannt wird Moritz Bleibtreu durch Fernsehfilme, doch der richtige Durchbruch gelingt ihm erst mit Rollen in Kinofilmen wie »Lola rennt«, »Knockin’ on Heaven’s Door« und »Das Experiment«.
Im November 2008 werden Moritz Bleibtreu und seine Freundin Eltern eines Jungens.