"Moments" là một bản pop ballad nhịp vừa phải.[10] Được viết ở khóa rê trưởng,[11] Nhip điệu được đặt trong nhịp 4/4 với tần suất khoảng 150 nhịp một phút.[11] Âm vực của One Direction trong bài hát kéo dài từ nốt D4 tới A5.[11] "Moments" sử dụng tiếng đập nhẹ đàn ghi-ta và tiếng đàn piano trung bình.[11] Lấy cảm hứng từ chuyện tình buồn của Ed Sheeran và một cô gái,[6] lời bài hát suy xét về một mối tình đơn phương.[6][12] Đoạn điệp khúc chủ yếu dựa trên đoạn hook, "You know I'll be your life, your voice, your reason to be/ My love, my heart is breathing for this moment in time/I'll find the words to say/ Before you leave me today."[11][13]