Morley was de zoon van een brouwer, en diende als koorknaap in de kathedraal van Norwich, waar hij in 1583 organist werd. Hij valt ook als „muzikant“ terug te vinden in de registers van de St Helen's-parochie in Bishopsgate. In 1589 werd hij organist in St Paul's Cathedral, nadat hij in 1588 in Oxford een graad in de muziek had behaald. Uiteindelijk werd hij in 1592 tot Gentleman van de Chapel Royal benoemd. In 1596 verkreeg hij het monopolie van Koningin Elizabeth op het drukken van muziekpartituren, dat voorheen aan William Byrd had toebehoord. In totaal publiceerde hij negen boeken met madrigalen, het genre waarmee hij bekend is gebleven: Morley heeft een reputatie als een virtuoos componist van lichte meerstemmige liederen.