Los terrenos del complejo turístico se compraron en 1992 a Big Sky Lumber Company y comenzaron como Moonlight Basin Ranch, un desarrollo inmobiliario en el borde norte del adyacente Big Sky Resort. Los 25.000 acres (10.000 ha) originales del rancho fueron adquiridos por los socios Lee Poole y Joe Vujovich, de la cercana Ennis, así como por Keith Brown, de Fort Lauderdale (Florida). Compraron los terrenos por 6,5 millones de dólares a la Big Sky Lumber Company, una empresa de desarrollo inmobiliario creada por el fundador del Yellowstone Club, Tim Blixseth, y sus socios Mel y Norm MacDougal. La venta de la propiedad del rancho Moonlight Basin formaba parte de los 67.000 acres (165.000 ha) que Blixseth y los hermanos MacDougal compraron a Plum Creek Timber por 27,5 millones de dólares a principios de 1992.
Moonlight Basin abrió como área de esquí independiente en diciembre de 2003 en la cara norte de Lone Mountain. Se puede acceder a la cumbre de 3.403 metros con el tranvía de Lone Peak, que forma parte de Big Sky Resort. El complejo, que se construyó completamente en terrenos privados, es adyacente a la zona salvaje de Lee Metcalf y al Club Yellowstone en el drenaje del río Madison, en el condado de Madison. El Big Sky Resort, también en terrenos privados, se encuentra en la cuenca del río Gallatin, que desemboca en el condado de Gallatin.
Moonlight Basin presenta una gran variedad de terrenos, siendo el más extremo el Headwaters Bowl. Estas empinadas rampas y barrancos se encuentran en la cara norte de Lone Mountain, y se puede llegar a ellas desde el remonte Headwaters (inaugurado en diciembre de 2005) o desde el remonte Challenger de Big Sky, que descargan a poco menos de 3.048 m sobre el nivel del mar.
La estación también cuenta con una serie de bowls abiertos, esquí en árboles, moguls, pistas largas y pistas para principiantes. El billete de remonte de un día completo para adultos en la temporada 2008-2009 costaba 39 dólares (como referencia, el precio del pase de un día completo para la temporada 2020-2021 rondaba los 175 dólares). Al principio, los visitantes sólo podían esquiar en el lado de Moonlight Basin; si querían acceder a Big Sky, debían comprar un billete aparte. Esto cambió en 2005, cuando Big Sky Resort y Moonlight Basin lanzaron su acuerdo «Biggest Skiing in America», que daba a los visitantes acceso a ambas estaciones con la compra de un billete de remonte (o pase de temporada).
El remonte principal de Moonlight Basin es el Six Shooter, un telesilla de alta velocidad para seis personas que sube 564 m desde la base. El telesilla Headwaters se conecta en la parte superior de Six Shooter tras una corta caminata, subiendo otros 209 m, para un total de 772 m de ascenso vertical desde la base de 2.134 m. El otro remonte superior es el cuádruple Lone Tree, una silla para cuatro personas que da acceso a un terreno de nivel más avanzado al noroeste de Headwaters Bowl.
Los dos remontes originales de Moonlight Basin, Iron Horse & Pony Express, fueron instalados por Moonlight Basin Ranch a mediados de los años 90, antes de que fuera una zona de esquí independiente. Los remontes fueron operados por el Big Sky Resort.
Moonlight Basin forma parte del Gran Ecosistema de Yellowstone, conectando dos secciones de la zona salvaje de Lee Metcalf. Forma un corredor de vida silvestre para la migración de los alces y la habitabilidad de los osos pardos. Por ello, la empresa matriz de la estación de esquí, Moonlight Basin Ranch, ha destinado un porcentaje importante de sus tierras a la conservación.