Après des études à l’Université des Sciences Sociales de Toulouse (où il obtient un DESS en droit du travail et gestion du personnel), il occupe un poste de journaliste en 1984. La même année, il se présente aux côtés de Dominique Baudis aux municipales.

En 1986, Dominique Baudis, alors président de la région Midi-Pyrénées, le charge de la communication de la région. Il est élu conseiller municipal de Toulouse en 1987, il est alors le plus jeune membre de cette instance. En 1989, il rejoint le maire de Lourdes de l'époque, Philippe Douste-Blazy, en tant que directeur de cabinet et de la communication de la mairie. La même année, il est réélu au conseil municipal de Toulouse.

À partir de 1992, il exerce à temps partiel dans une agence privée en tant que conseil en communication. Il est élu la même année comme conseiller régional de Midi-Pyrénées, aux côtés de Marc Censi, qui la préside. Il y reçoit la charge du Canal du Midi et de l’enseignement supérieur, qu'il conserve jusqu'en 1998.

Il va ensuite à Paris en 1993, comme assistant parlementaire de Dominique Baudis, alors député-maire de Toulouse. En 1994, il devient chef de cabinet pour la campagne européenne de ce dernier, la même année, et est élu au conseil général de la Haute-Garonne.

En 1995, il est de nouveau élu conseiller municipal de Toulouse aux côtés de Dominique Baudis. Il est alors nommé maire-adjoint à la circulation, aux transports, au stationnement et aux pistes cyclables, et se voit aussi confier le dossier du métro toulousain. En juin 1996, il est élu pour un an et demi président de la Semvat, le concessionnaire du réseau de transports en commun de l'agglomération. En parallèle, il devient vice-président du SMTC, aux côtés de Dominique Baudis qui en est alors le président mais qui lui donne une délégation générale.

Il est aussi président de la société du métro de l’agglomération toulousaine (SMAT), de 1998 à 2001. En 2001, il est réélu conseiller municipal de Toulouse, sur la liste de Philippe Douste-Blazy, et devient adjoint du nouveau maire. Il démissionne alors de son poste de conseiller régional pour cause de cumul des mandats. À la mairie, il se voit confier l’urbanisme, les déplacements urbains et la coordination des maires délégués de quartier. Il est aussi président de la SETOMIP pour l’aménagement de l’agglomération. Il cumule avec le poste de vice-président de la communauté d’agglomération du Grand Toulouse, et celui de président de la commission des Transports.

Il rejoint l'UMP lors de sa constitution en 2002.

En 2004, il devient président du SMTC le 26 avril, puis, après la démission de Philippe Douste-Blazy (nommé ministre de la Santé sous le troisième gouvernement Raffarin, ministre des affaires étrangères sous le gouvernement De Villepin) il est élu maire de Toulouse le 6 mai par le conseil municipal.

Le samedi 26 mai 2007, à la suite de la victoire du Toulouse Football Club contre Bordeaux, il est jeté par les joueurs du TFC dans un bassin des vestiaires du Stadium municipal et se brise la malléole. ^[1]. Cette victoire offrait une qualification pour le tour préliminaire de la Ligue des Champions.

Jean-Luc Moudenc est par ailleurs candidat aux élections législatives des 10 et 17 juin 2007, avec Sofia Herzi, sa suppléante. Ces élections sont un échec total : la candidate socialiste Catherine Lemorton l'emporte au second tour avec environ 54 % des suffrages exprimés.

Par ailleurs ,Jean Luc Moudenc est marié et a deux enfants, Estelle et Amélie.