Nach seinem Studium in Wien war er Direktor des Österreichischen Instituts für Konjunkturforschung und von 1935 bis 1938 Professor in Wien. Im Jahr 1938 wanderte er in die USA aus, wo er Professor an der Princeton University und Direktor des Economic Research Program wurde.
Mit ihrem im Jahr 1944 veröffentlichten Buch The Theory of Games and Economic Behavior begründeten Oskar Morgenstern und John von Neumann die Spieltheorie.
Im Jahr 1963 gründete Morgenstern zusammen mit Paul F. Lazarsfeld das Institut für Höhere Studien (IHS) in Wien, das er bis 1970 auch leitete. Später kehrte er zurück in die USA.