Nació en Mendoza,  Argentina, mientras sus padres estaban en el exilio en 1817. Desde muy pequeño demuestra interés por la carrera militar, por lo que ingresa a la Academia Militar.
Es considerado uno de los más célebres líderes de la marina chilena, tanto por su dotes profesionales y dedicación a la investigación, además de ser muy culto.
Durante el gobierno del General Manuel Bulnes Prieto en enero de 1851 lo nombró gobernador de aquella región. Es un gran logro, ya que Bulnes dio prioridad a la colonización de la zona austral.
Destacó por escribir la obra “Clima del Estrecho de Magallanes”, la cual fue publicada años después.
Sin embargo, el gobernador debió enfrentar el conflicto que generó la revolución del 51. Un motín liderado por el tristemente célebre José Cambiazo, que sembró el terror en la colonia, saqueando y quemando todo a su paso. Muñoz Gamero fue capturado e inmediatamente condenado a muerte por los amotinados. El gobernador fue fusilado, por lo que se convirtió en uno de los mártires de la Armada.