Karir Muamba dimulai pada tahun 2002 ketika ia bergabung dengan akademi pemuda Arsenal. Setelah tiga tahun, ia menjadi pemain profesional pada tahun 2005. Debutnya untuk Arsenal terjadi dalam pertandingan Piala Liga, tetapi ia hanya bermain satu pertandingan profesional lainnya untuk klub tersebut. Setelah masa pinjaman di Birmingham City, ia bergabung secara permanen dengan klub tersebut pada tahun 2007. Muamba bertahan di Birmingham City selama satu tahun tambahan dan meninggalkan klub setelah melakukan lebih dari 70 penampilan dan membuat debutnya untuk tim nasional Inggris U-21 saat bersama Birmingham City. Pada tahun 2008, ia bergabung dengan Bolton Wanderers.
Pada Maret 2012, Muamba mengalami serangan jantung saat pertandingan FA Cup antara Bolton dan Tottenham Hotspur yang disiarkan langsung di televisi. Meskipun jantungnya berhenti selama 78 menit, ia berhasil pulih. Setelah mendapatkan saran medis, ia mengumumkan pensiun dari sepak bola profesional pada Agustus 2012. Setelah itu, ia menyelesaikan gelar dalam jurnalistik olahraga sebelum kembali ke dunia sepak bola sebagai pelatih pemuda.