1968年到美国爱荷华大学进修戏剧，追随演技导师学习，并获得戏剧艺术硕士学位。留美期间毛俊辉投身剧场、电影、电视的导演和演戏工作，更参与演出百老汇音乐剧。在27岁时曾任美国加州拿柏华利剧团艺术总监，及后担任纽约新美亚剧团副总监。于1985年，毛俊辉回香港任香港演艺学院戏剧学院表演系主任。其学生包括黄秋生、詹瑞文、甄咏蓓、谢君豪、刘雅丽、苏玉华、刘玉翠、李婉华、陈锦鸿及张达明等。直到2001年才转任「香港话剧团」的艺术总监。2002年，毛俊辉被发现胃部出现淋巴肿瘤，并在胃部扩散，需立即以手术割除整个胃