Como produtor musical, é particularmente conhecido por seu trabalho com Donna Summer, em sucessos como Love to Love You Baby e I Feel Love. Moroder também produziu sucessos disco' para o grupo feminino The Three Degrees.

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Moroder também gravou trabalhos com seu próprio nome assinando Giorgio, como From Here to Eternity de 1977, e E=MC². No Brasil, fez grande sucesso com o hit Son of My Father, sucesso na trilha internacional da novela Selva de Pedra. Em 1978 gravou The Chase, tema do filme Midnight Express.

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Também no final dos anos 70 gravou um disco com música eletrônica com Chris Bennett. No Brasil, eles tiveram dois sucessos: Love's In You, Love's In Me (tema da novela Sinal de Alerta) e Love Now, Hurt Later, sucesso na trilha da novela Pecado Rasgado.

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Entre os principais compositores que ajudaram Giorgio a fazer sucesso no mundo encontram-se Pete Bellotte e Harold Faltermeyer.

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No Brasil, sua música também foi utilizada em vinheta televisiva, da então TVS (hoje SBT). Na vinheta de encerramento das transmissões, toca-se "The Fight".

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Nos anos 80, Moroder produziu, dentre outras, músicas das trilhas sonoras dos filmes The NeverEnding Story, Cat People, Flashdance, Scarface, Top Gun, Beverly Hills Cop II(*) e para o filme restaurado Metropolis, de Fritz Lang.

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Produziu também as bandas Munich Machine, Information Society, Sigue Sigue Sputnik e Philip Oakey em sua carreira solo (vocalista do Human League) com o hit "Together In Eletric Dreams" do filme Eletric Dreams (1985).

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Em 2013 participou da produção do último álbum da dupla de DJ's Daft Punk, intitulado Random Access Memories, uma homenagem à cultura musical dos anos 70 e 80. Giorgio empresta seu nome, história e estilo à música de mesmo nome "Giorgio by Moroder". Em parceria com a dupla Daft Punk, o resultado é muito satisfatório, entrelaçando a batida digital e mixada dos DJ's com o clássico sintetizador "clickado" de Giorgio.

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Em novembro de 2014, foi anunciado que Moroder iria lançar um novo álbum na primavera de 2015 do Hemisfério Norte, chamado "74 is the New 24" com a participação de grandes artistas como Britney Spears, Kylie Minogue, Sia, Charli XCX, Foxes, entre outros. No mesmo dia foi disponibilizada a faixa-título do álbum. No dia 16 de janeiro de 2015 chegou à rede a parceria com Minogue chamada "Right Here, Right Now" e esta foi lançada 4 dias depois, com seu clipe sendo divulgado em 2 de fevereiro.

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No dia 13 de abril de 2015, Moroder divulgou por sua página no facebook o nome e a capa do segundo single de seu álbum "Déjà Vu" e que o álbum levaria o mesmo nome da canção. Neste álbum conta com participações de cantoras com grande porte, como Britney Spears. Ela gravou uma música intitulada de "Tom's Diner", cover da cantora Suzanne Vega. A música vazou online no dia 24 de Abril de 2015.