驻镇洛阳，不久班师回荆州，留毛穆之等人留守守衞洛阳并等待谢尚。升平初年迁督宁州诸军事、扬威将军、宁州刺史。升平四年，桓温被封为南郡公，因毛穆之受封的州陵县在南郡，故此改封为建安侯，并再任桓温的参军，加冠军将军。太和四年（369年），桓温再度北伐，进攻前燕，毛穆之监察凿开河道的工程，成功引水令桓温水军进入黄河。同年桓温撤退，留毛穆之以本官督东燕四郡军事，领东燕太守。同年豫州刺史袁真以寿春叛归前燕，毛穆之以冠军将军领淮南郡太守，守历阳。太和六年（371年），桓温攻陷寿春，袁真余众溃散，毛穆之则督扬州之江西军