Salah satu pekerjaan pertama yang dia lamar adalah sebagai manajer di Dow Chemical. Dia kemudian mengambil posisi sebagai peneliti di Laboratorium Fisika Terapan di Universitas Johns Hopkins di Maryland.
Gordon Moore sempat ditawari Lawrence Livermore Laboratory di Livermore, California, untuk terlibat dalam proyek spektrum ledakan bom nuklir, namun dia menolaknya.
Pada tahun 1956, Gordon E Moore bergabung dengan William Shockley, penemu transistor, untuk bekerja di Bell Laboratories divisi West Coast, sebuah unit start-up yang bertujuan membuat transistor silikon murah.
Namun perusahaan tersebut, Shockley Semiconductor, kandas di bawah kepemimpinan Shockley, yang tidak memiliki pengalaman menjalankan perusahaan. Pada tahun 1957, Moore dan sahabatnya, Robert Noyce, bergabung dengan sekelompok pembelot yang kemudian dikenal sebagai "delapan pengkhianat".
Dengan masing-masing memberikan dana 500 dolar AS, bersama dengan 1,3 juta dolar AS sebagai dukungan dari perintis pesawat Sherman Fairchild, delapan orang tersebut membentuk Fairchild Semiconductor Corporation, yang menjadi pelopor dalam pembuatan sirkuit terpadu.