En 1953, Luís Moya participa por invitación en el Concurso de la Catedral de San Salvador, que convoca el Comité Técnico para la Reconstrucción de la Santa Iglesia Catedral Metropolitana; realiza el proyecto junto con el arquitecto Joaquín Vaquero Palacios, con el que mantiene una relación de gran amistad además de profesional. La invitación da prueba del impacto que había tenido en su día el proyecto de ambos para el Concurso del Faro a la memoria de Cristóbal Colón en la República Dominicana, en el que obtuvieron el tercer premio (1929-1932) (unidad documental LMOYAB_004).
El programa incluye la catedral propiamente dicha, un palacio arzobispal y unos edificios anexos para oficinas y viviendas de canónigos. La solución propuesta, además de dar cumplimiento a los requerimientos funcionales, centra su atención en responder a las exigencias del clima y al riesgo de seísmos.
La nave del templo es elíptica (40,80 m de longitud, 33,00 m de anchura y una capacidad de alrededor de tres mil personas sentadas), forma que los autores, en la memoria del concurso, justifican como la más adecuada: “habremos de concebir el Templo de dos modos simultáneos: como «Casa o Trono del Señor» y como «Ecclesia» o asamblea de los fieles. Para la primera se hará un Presbiterio tan noble como sea posible concebirlo, donde todo se supedite a un centro, la Eucaristía. Para los fieles estará la nave, que [...] debe ser muy amplia y capaz para ver y oír bien, y donde la unidad es esencial, pues todos unidos participan los fieles del Culto, en un solo Cuerpo Místico”; el texto continua con “la unidad no debe ser rota por pilares o formas extrañas de la planta, ni que sea adecuada la forma de abanico propia para teatros o cines donde solo se va a ver y oír, pero no indicada para una Iglesia, pues esa forma aleja a la mayor parte de los asistentes del altar, debido a que las filas son más largas cuanto más alejadas están de aquél, lo que es contrario al espíritu de participación de los fieles en el Sacrificio. Lo ideal es que el centro de gravedad de la nave se acerca al Presbiterio cuanto sea posible. Por estas razones, unidas a otras puramente técnicas y económicas, se ha elegido la forma elíptica para la nave. Para dejarla reservada al Culto central, es necesario separar la circulación de fieles, los confesionarios y los Cultos de las Capillas, y para estos fines se han dispuesto unas naves laterales que sirven exclusivamente a estas necesidades que se presentan en toda Iglesia, y más en una Catedral”. (LMOYAB_D001_C001-01_003)
La catedral se corona por una bóveda apoyada en diez pares de arcos en hormigón armado que se cruzan entre sí y que se apoyan en un zuncho elíptico; éste absorbe los empujes de la bóveda y, a su vez, descansa sobre grupos de pilares. El palacio arzobispal, desarrollado en tres niveles, es una unidad independiente aunque conectada en varios puntos con la catedral y se organiza en torno a varios patios ajardinados.

Los arquitectos Pedro Muguruza, Luis Moya y Enrique Huidobro realizaron la reconstrucción de la iglesia parroquial de Manzanares, Ciudad Real, entre los años 1940 y 1945. El templo, de finales del XIV-principios del XV, había sufrido un incendio durante la guerra civil que había afectado, sobre todo, a las cubriciones y la torre; los muros y los contrafuertes se encontraban, sin embargo, en estado apto para seguir cumpliendo su misión de sustentación.
La reconstrucción fue respetuosa con el estado original de las fachadas, en las que se realizaron apenas una ordenación y una sistematización de los elementos decorativos. La alteración más importante consistió en la elevación de la altura de la nave para darle una proporción más adecuada en relación con su anchura, a juicio de los arquitectos.
En lo que se refiere a las bóvedas, la memoria del proyecto señala que se había planteado "... la construcción de una cúpula sobre pechinas, de tambor bajo y con linterna, que se coloca en el crucero precediendo inmediatamente al tramo del altar mayor. El resto de la nave de la iglesia se ha tratado con una bóveda por arista en el tramo contiguo a la cúpula, y con tres tramos de cañón seguido con lunetas, siendo análogos los tramos que forman los brazos del crucero. El estilo de esta composición es el clásico español con elementos herrerianos y barrocos" (LMOYAB_D020_C004-02_001).
En una fase posterior se acometió la reconstrucción de la parte superior de la torre y de su escalera; para realizar esta labor con fidelidad a su aspecto primitivo, el grupo de arquitectos se apoyó en fotografías antiguas y en una maqueta que se había realizado antes de la guerra. Finalmente, la iglesia se inauguró el 6 de septiembre de 1945.
El fondo Luis Moya Blanco conserva una carta que Enrique Huidobro escribió a Moya narrándole los actos que se celebraron el día de la inauguración. Uno de ello fue una misa que pronunció el obispo de Ciudad Real; como anécdota transcribimos: "Desde el púlpito improvisado [...] el Sr. obispo dirigió la palabra a los fieles, ponderando lo bonita que estaba la Iglesia y prohibiendo a los devotos y devotas regalar imágenes ni retablos sin permiso de los arquitectos" (LMOYAB_D020_C004-02_019).

Intervención realizada entre 1942 y 1944 en un palacete del siglo XVIII de la escuela de Ventura Rodríguez situado en la antigua finca de Campo-Alarge, con el objeto de destinarlo a lugar de formación de religiosos de la Compañía de María. La obra consistió en anexionarle tres alas de tres plantas para cerrar un patio ajardinado y en mantener la construcción original como la fachada principal del edificio resultante.
El propio Moya explicaba el enfoque del proyecto de este modo: “Al principio se pensó en continuar las líneas de cornisas e impostas, pero esto no convenía al uso del nuevo edificio, y además […] destruía por completo el efecto del Palacete y de su composición de fachadas en cinco cuerpos. Habiendo comprobado que estas fachadas estaban trazadas con toda exactitud y hasta en sus detalles con la proposición derivada de la relación entre el lado y la diagonal del cuadrado, se resolvió hacer lo nuevo con este mismo sistema de proporción, trazando sus líneas como determinaba la prolongación del trazado hecho sobre las antiguas fachadas, pero sin prolongar ninguna línea arquitectónica de éstas. Se tomó como base del nuevo trazado el módulo 2,25 metros que se dedujo como el más conveniente para el programa. Este módulo, desarrollado en ambos sentidos con la relación antes citada, ha servido para el trazado completo de plantas y alzados” (LMOYAB_D003_C001-03_005).
El palacio se destinó a zona administrativa mientras que el resto se dedicaba a aulas, laboratorios, habitaciones de alumnos y profesores y los servicios que estos usos requieren. En el centro del pabellón trasero se situó la capilla, pieza singular del conjunto, de planta de cruz griega aunque la nave longitudinal es ligeramente superior a la transversal. La intersección de ambos brazos se cubre con una cúpula de 12 m de diámetro que configura un espacio unitario de gran centralidad, que coexiste con el uso procesional entre acceso y altar. Se realiza con 16 arcos cruzados construidos con hiladas de rasilla y de ladrillo que estriban en el anillo superior. Este pequeño templo es el punto de partida de las posteriores iglesias de planta elíptica del arquitecto, cuyo ejemplo perfeccionado sería, años más tarde, San Agustín.