Nell'estate del 2004 arriva un importante trasferimento che lo porta a vestire la maglia del Valencia, in Spagna. Con il club spagnolo Moretti conquista la Supercoppa Europea, pur non prendendo parte all'incontro. Claudio Ranieri lo utilizza prevalentemente come terzino sinistro e, nonostante un'importante concorrenza, Moretti riesce ad imporsi come titolare. Divenuto un elemento imprescindibile per gli spagnoli, nel 2006 si procura un grave infortunio al legamento collaterale del ginocchio, che lo costringe a tre mesi di stop. Un problema che non ha però fermato Moretti, autore di una grandissima stagione che ha visto il Valencia uscire solamente ai quarti di Champions League contro il Chelsea. Il difensore è grandissimo protagonista anche nel 2008, sempre titolare nella cavalcata che porta il club a sollevare la Coppa del Re.
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