Der aus einer Hugenottenfamilie stammende Moritz Carrière, Sohn eines Rentmeister-Adjunkts und Gutsbesitzers, studiert ab 1835 Philosophie in Gießen, danach in Göttingen und Berlin, wo er 1838 mit der Promotion abschließt. Bereits während seiner Studienzeit hat er engen Kontakt zu zahlreichen Autoren und Publizisten, u.a. zu Eduard Gans (1797-1839), Karl August Varnhagen von Ense (1785-1858) und Bettina von Arnim. 1842 habilitiert Carriére sich in Gießen, wo er als Privatdozent und späterer außerordentlicher Professor Vorlesungen über Logik, Religionsphilosophie, Allgemeine Kunstgeschichte und Ästhetik hält. Die Bekanntschaft mit dem Chemiker Justus von Liebig (1803-1873), dessen älteste Tochter er 1853 ehelicht, führt dazu, dass Carrière sich entschließt nach München zu gehen. Dort wird er Professor für Kunstgeschichte und Sekretär an der Kunstakademie, 1887 sogar Universitätsprofessor für Ästhetik. Seit 1889 gehört er der Bayerischen Akademie der Wissenschaften an.

Als Gründungsmitglied zählt Carrière zum engen Kreis der „Krokodile“ (Vereinsname: ‚Schiff der Wüste‘), dem u.a. auch Friedrich von Bodenstedt, Paul Heyse, Adolf Friedrich von Schack, Julius Grosse, Hermann Lingg und Felix Dahn angehören. In Fragen der Kunst kann er als der Theoretiker des sog. „Münchner Dichterkreises“ gesehen werden. 1854 erscheint seine Abhandlung Das Wesen und die Formen der Poesie, 1859 seine mehrfach aufgelegte zweibändige Ästhetik. Als Begründer des Idealrealismus und Vertreter des spekulativen Theismus vertritt Carrière philosophische Positionen, die Idealismus und Materialismus miteinander versöhnen und den wissenschaftlichen Bedürfnissen seiner Zeit Rechnung tragen sollen. Der Mensch verstehe seiner Auffassung nach die Welt, „weil Verstand in ihr ist“ – entsprechend walten in der Kunst dieselben logischen Gesetze der Identität, des Unterschieds und des Grundes wie in der Welt. Umgekehrt stelle das Kunstwerk als Mikrokosmos das Universum dar und enthülle den „Sinn des Weltganzen“. Geschichte falle ebenso „unter den Begriff der Schönheit“. Carrières Kunstphilosophie klammert alles aus, was dem affirmativ Schönen zuwiderläuft, und steht damit in Gegensatz zur zeitgleichen Ästhetik des Häßlichen (1853) von Karl Rosenkranz (1805-1879).

Zu seinen weiteren Werken zählen u.a. Vom Geist. Schwert- und Handschlag für Franz Baader (1841), Die Kunst im Zusammenhang der Kulturentwicklung und die Ideale der Menschheit (5 Bde., 1863/74), Die sittliche Weltordnung (1877) sowie Lebenserinnerungen (bis 1847; 1914 postum erschienen).

Sein Grab befindet sich auf dem Alten Südlichen Friedhof in München.