Действительный тайный советник (с 13.04.1886). Высочайше утверждённым 28.02.1894 мнением Государственного совета ему дозволено пользоваться в России баронским титулом и гербом, пожалованными его деду австрийским императором Леопольдом II. Сын П.О. Моренгейма. Родился в Варшаве. Образование получил в Московском университете, по окончании которого 1.08.1845 начал службу в Департаменте внутренних сношений МИД в чине губернского секретаря. 29.07.1846 назначен 3-м переводчиком, 24.02.1847 командирован для занятий в канцелярию МИД. С 15.05.1847 3-й секретарь, с 20.03.1850 2-й секретарь канцелярии. 1.10.1848 произведён в коллежские секретари, 23.04.1850 - в титулярные советники. С 7.04.1851 младший секретарь российского посольства в Вене. 23.04.1854 произведён в коллежские асессоры, 1.07.1855 - в надворные советники. 2.10.1856 переведён в С.-Петербург и назначен младшим советником МИД. 7.04.1857 получил чин коллежского советника. С 10.08.1858 советник российской дипломатической миссии в Берлине, где неоднократно исполнял обязанности поверенного в делах. 17.04.1860 произведён в статские советники, а 4.04.1865 — в действительные статские советники.
С 2.10.1867 чрезвычайный посланник и полномочный министр в Копенгагене. Благодаря этому посту стал лично известен наследнику престола вел. князю Александру Александровичу (будущему императору Александру III), женатому на датской принцессе и часто гостившему в Копенгагене, что способствовало дальнейшей дипломатической карьере Моренгейма. Живя в Копенгагене, Моренгейм так хорошо изучил датский язык, что смог произнести на нем блестящую речь на праздновании 400-летия Копенгагенского университета в 1879. В 1872 получил чин тайного советника. При окончательном отъезде Моренгейма из Дании король Христиан IX пожаловал высший датский орден Слона — отличие, которым крайне редко удостаивались иностранные дипломаты. С 13.07.1882 чрезвычайный и полномочный посол в Лондоне. 8.02.1884 по личному желанию Александра III переведён чрезвычайным и полномочным послом в Париж, где оставался до 18.11.1897.
Моренгейм был сторонником сближения России с Францией. Уже в 1887 во время франко-германского конфликта он содействовал этому сближению. Когда в январе 1887 французское правительство, указывая на грозящую Франции опасность, попросило «моральной поддержки» России, Моренгейм со своей стороны поддержал эту просьбу. Депеша Моренгейма вызвала недовольство русского министра иностранных дел Н.К. Гирса и других сторонников сближения с Германией. Но на стороне Моренгейма оказался император Александр III, который на вопрос Франции «о моральной поддержке» приказал дать положительный ответ. Моренгейм принимал активное участие в установлении связей царского правительства с парижской биржей и в заключении контактов на займы во Франции. В 1890-х годах Моренгейм развил во Франции энергичную деятельность в целях создания благоприятной обстановки для франко-русского сближения. Моренгейм участвовал в подготовке визита эскадры адмирала Жерве в Кронштадт летом 1891 и последовавших за этим событий, приведших к франко-русскому союзу. Своей деятельностью в пользу франко-русского сближения Моренгейм завоевал известную популярность во Франции, нуждавшейся в союзе с Россией.
С 14.11.1897 состоял членом Государственного совета. Удостоен российских орденов: Св. Анны 3-й степ. (8.05.1852), Св. Станислава 2-й степ. (26.08.1856), Св. Анны 2-й степ. с имп. короной (17.04.1862), Св. Владимира 3-й степ. (19.04.1864), Св. Станислава 1-й степ. (7.10.1867), Св. Анны 1-й степ. (28.03.1871), Св.Владимира 2-й степ. 31.07.1876), Белого Орла (20.04.1880), Св. Александра Невского (15.05.1883, бриллиантовые знаки к ордену — 1.04.1890), Св. Владимира 1-й степ. (26.07.1895), а также иностранных орденов: Железной Короны 3-й степ. (Австрия, 15.12.1853), Спасителя офицерского креста (Греция, 11.05.1857), Филиппа Великодушного 2-й степ. (Гессен-Дармштадт, 25.06.1857), Михаила 2-й степ. (Бавария, 11.07.1856), Красного орла 3-й степ. (Пруссия, 17.07.1856), Церингского льва (Баден, 15.08.1857), Короны 2-й степ. (Пруссия, 21.04.1862), Михаила большой командорского креста со звездой (Бавария, 16.07.1864), Фридриха командорского креста (Вюртемберг, 11.10.1866), Данеброга 1-й степ. (Дания, 19.04.1875, бриллиантовые знаки к ордену - 14.08.1876), Слона (Дания, 1882), Вендской Короны 1-й степ. (Мекленбург-Шверин, 12.11.1885), Кн. Даниила I 1-й степ. (Черногория, 27.05.1886), Почётного легиона 1-й степ. (Франция, 19 или 24.03.1891), Св. Александра 1-й степ. (Болгария, 1.05.1896). Имел также тёмно-бронзовую медаль в память войны 1853-1856 (1856), серебряную медаль в память царствования имп. Александра III (26.02.1896), серебряную мелаль в паять царствования имп. Николая I (25.06.1896). 22.08.1887 удостоен знака отличия беспорочной службы за 40 лет. Моренгейму принадлежали 1802 десятины (на 1890, на 1904 - 1157 десятин) в родовом имении Горки и Величково и урочище Горохово Брестского уезда Гродненской губернии. Скончался на 82-м году жизни в По (департамент Нижние Пиренеи).
Государственный секретарь А.А. Половцов в дневнике характеризовал Моренгейма как «беспутного болтливого мота».
От брака с баронессой Луизой Николаевной Корф (1835-1916), дочерью барона Николая Ивановича Корфа, члена Государственного совета, имел дочерей Жозефину Марию Луизу Ядвигу (1858 - не ранее 1906), замужем за офицером французской армии виконтом де Сез, и Жозефину Марию Луизу (1861 - ?).
