פרידריך וילהלם פלומפה (Friedrich Wilhelm Plumpe) נולד בבילפלד שבגרמניה, ולמד פילוסופיה באוניברסיטת ברלין ומאוחר יותר תולדות האמנות באוניברסיטת היידלברג. אז שינה את שמו ל"מורנאו" על שם עיר בגרמניה. במלחמת העולם הראשונה שירת כטייס קרב. בשנת 1919 ביים את סרטו הראשון: "Der Knabe in Blau". אולם סרטו המפורסם ביותר הוא נוספרטו – עיבוד שעשה בשנת 1922 לספרו של ברם סטוקר "דרקולה". מורנאו נתבע על ידי יורשיו של סטוקר על הפרת זכויות יוצרים והפסיד, ובית המשפט הורה להשמיד את כל העותקים, אולם מספר עותקים לא-חוקיים הוחבאו ונשמרו ועל כן הסרט נותר ברשותנו. "נוספרטו" נתן את ההשראה לורנר הרצוג לביים גרסה חדשה בשנת 1979.
סרט חשוב נוסף של מורנאו הוא "Der Letzte Mann" ("הצחוק האחרון", 1924). את התסריט כתב קרל מאייר וכוכב הסרט היה אמיל יאנינגס. בסרט לראשונה הוצגה נקודת המבט הסובייקטיבית של המצלמה, בה המצלמה "רואה" דרך עיניה של דמות קולנועית ומשמשת כדי להעביר לצופה את מצבה הפסיכולוגי. מורנאו גם היה המבשר של תנועת ה-"Cinéma Vérité" והחומרים בהם עסקה.
מורנאו עבר להוליווד בשנת 1926, שם הצטרף לאולפני פוקס המאה ה-20. הוא ביים את הסרט "Sunrise: a Song of Two Humans" שנחשב לאחת מפסגות הקולנוע של שנות העשרים. הסרט זכה להצלחה עצומה בקופות וזכה במספר פרסי אוסקר בטקס חלוקת הפרסים הראשון שנערך בשנת 1927, ביניהם הפרס על "הסרט הטוב ביותר – ייחודי ואמנותי" – "Best Picture, Unique and Artistic Production". בפרס עבור "ההפקה הטובה ביותר" ("Best Production") זכה הסרט "כנפיים". כיום נהוג להזכיר את "כנפיים" כזוכה הסרט הטוב ביותר, ולא את "זריחה".
שני סרטיו הבאים של מורנאו, "Four Devils" ו-"City Girl", הותאמו לעידן החדש של סרטים מדברים ולא נתקבלו באהדה על ידי הציבור. הכישלון הקופתי הביא להתפכחותו של מורנאו, והוא עזב את אולפני פוקס ויצא למסע בדרום האוקיינוס השקט. שם, יחד עם חלוץ הקולנוע הדוקומנטרירוברט פלאהרטי יצר את הסרט טאבו. אך פלהארטי עזב לאחר שנתגלעו ביניהם חילוקי דעות על רקע אומנותי ומורנאו סיים את הפקת הסרט לבדו. הסרט צונזר בארצות הברית כיוון שכלל צילומים של נשים פולינזיותחשופות חזה.
