Лидер коллектива, Николас Петрикка, собрал группу в 2008 году, будучи студентом колледжа Кеньон. В 2010 году, сменив несколько участников, группа приобрела музыкантов, играющих по сей день: Кевин Рэй, Шон Вогаман, Элай Мэйман. Название группы взято из песни «Walking on the Moon» со второго студийного альбома «Reggatta de Blanc» группы «The Police».
Самостоятельно выпустив дебютную пластинку «I Want! I Want!» в ноябре 2010 года, группа попала в ротацию нескольких альтернативных радиостанций с синглом «Anna Sun». В 2011 году журнал «Esquire» включил эту песню в статью «30 песен этого лета, которые должен услышать каждый». По словам авторов, Николаса Петрикки и Ника Лерангиса, эта композиция посвящена их профессору из колледжа Кеньон.
В феврале 2011 года «Walk the Moon» подписали контракт с лейблом «RCA Records» и в июне 2012 года выпустили свой первый альбом на крупном лейбле, получивший название «Walk the Moon». Альбом содержал бо́льшую часть перезаписанных композиций из «I Want! I Want!», а также несколько новых песен.
В декабре 2014 года вышел второй студийный альбом на «RCA Records» под названием «Talking is Hard». В альбом входит самая успешная на текущий момент песня группы «Shut Up and Dance», добравшаяся до четвёртой строчки в чарте «Billboard Hot 100» и возглавлявшая чарты «Billboard Alternative Songs и «Billboard Rock Songs».
Текущий состав:
Николас Петрикка: вокал, клавишные (с 2008) (род. 16 февраля 1987)
Кевин Рэй: бас-гитара, вокал (с 2010) (род. 6 декабря 1986)
Шон Вогаман: барабаны, вокал (с 2010) (род. 18 сентября 1987)
Элай Мэйман: гитара, вокал (2010, с 2011) (род. 7 февраля 1986)
Бывшие участники:
Адам Рейфснайдер: бас-гитара, вокал (2008–2009)
Сэм Коул: гитара, вокал (2008)
Рики Хьюман: барабаны (2008)
Ник Лерангис: гитара, вокал (2009)
Крис Робинсон: гитара, вокал (2010–2011)