莫斯莱在英格兰出生。1913年，莫斯莱采用亨利·布拉格的X光射线光谱拍摄了一系列元素的标识谱线（特征谱线），发现其规律性与玻尔理论预期一致。他总结出标识谱线的频率γ与原子序数Z的关系ν=a（Z-σK）2 ，此即莫斯莱定律。他用实验证明了元素的主要特性由其原子序数决定，而不是由原子量决定，用Z为元素周期表排序比用原子量A排序更正确。而根据玻尔模型，Z正是原子中电子数，即原子核中的质子数，由此确定了原子序数与原子核电荷数之间的关系。莫斯莱实验也第一次提供了精确测量Z的方法。