2005年，在校期间毛俊杰出演了个人第一部电视剧《非亲兄弟》。
2006年，出演余倩倩执导的台湾都市情感剧《加油！晓惠》。之后参演王丽娜执导的百老汇经典喜剧《借我一个男高音》。
2007年，毛俊杰进入北京人艺后主演首部话剧《东房西屋》，在剧中饰演怀着明星梦的北漂女孩“白荷”。
2008年，与刘晓虎、李欣汝联合主演中国内地首部季播剧《丑女无敌》，在剧中饰演裴娜。
2009年，与吴刚、吴佩慈联袂出演都市探案电影《预审》饰演帅酷女警。
2010年，在张黎、刘淼淼执导的大型历史剧《孔子春秋》中饰演孔子的初恋情人“小姜”。同年在饶敏莉、贾乃亮主演的家庭情感剧《我要一个家》中饰演赵谭萍。
2011年，在苏有朋、杨坤主演的惊悚悬疑电影《密室之不可靠岸》中饰演肖扬。同年在以海滩救护为主题的全民偶像剧《海岛七号》中饰演海滩救护队的副队长。
2012年，参与梁咏琪、郑中基主演的爱情喜剧电影《嫁个100分男人》饰演男主角古须仁的前女友“GAGA”。同年与李东学、李念、许圣楠主演都市生活剧《纸婚》饰演许莘。
2013年，在李成儒、韩青主演的刑侦剧《清网》中饰演罗今今。同年搭档潘泰名、章雯淇主演抗日剧《苍狼》饰演女特工楚菲儿。同年在爱情喜剧电影《光的棍》中饰演智小涯。
2015年11月30日，出演郑晓龙执导的电视剧《芈月传》，在剧中饰演孟赢；同年，在刘家成执导的都市情感剧《头号前妻》中饰演室内设计师林朵渔。
2016年，毛俊杰与朱梓骁、张云龙出演青春励志偶像剧《花火》获得浙江省年度优秀作品奖；5月，参加辽宁卫视《有请主角儿》。
2017年3月，参演林兆华、任鸣执导的话剧《阮玲玉》在首都剧场上演，在剧中诠释过气明星张梦露。
