2005年，還在學校的毛俊杰出演了自己的第一部電視劇《非親兄弟》，在劇中扮了一個因受到刺激而變得有點瘋癲的女孩“玉鳳”。還出演話劇《八個女人》。

2006年，從中央戲劇學院表演系畢業(yè)后，順利考入北京人民藝術劇院。同年出演余倩倩導演的臺灣都市情感劇《加油！曉惠》。并在話劇《借我一個男高音》中飾迪亞娜。

2007年，毛俊杰進入北京人藝后主演首部的話劇《東房西屋》中飾演的懷著明星夢的北漂女孩“白荷”。在李亞鵬、苗圃主演的家庭倫理劇《我們倆的婚姻》中飾演吸毒女孩“李曼”。在石維堅、奚美娟主演的親情劇《可憐天下父母心》中飾演陳諾。同年首次觸電大屏幕，在賀歲喜劇電影《命運呼叫轉移》中與葛優(yōu)合作。

2008年，與劉曉虎、李欣汝、李芯逸聯合主演中國內地首部季播劇《丑女無敵》，在劇中飾演裴娜，為觀眾所熟知。

同年在成龍監(jiān)制的武打電影《武術少年行》中飾演小怡。在黃健中執(zhí)導，王姬、呂良偉主演的古裝大戲《大風歌》中飾演漢高祖劉邦的長女“魯元公主”。

2009年，與吳剛、吳佩慈、任程偉聯袂出演都市探案電影《預審》飾演帥酷女警。

2010年，在張黎、劉淼淼執(zhí)導的大型歷史劇《孔子春秋》中飾演孔子的初戀情人“小姜”。在饒敏莉、賈乃亮主演的家庭情感劇《我要一個家》中飾演趙譚萍。11月在山西拍攝農村題材劇《山村大爺》飾演女醫(yī)生鄒雪梅。主演農村青春偶像劇《沸騰的村莊》飾女一號李百合。

2011年，在蘇有朋、楊坤、吳辰君主演的驚悚懸疑片《密室之不可靠岸》中飾演肖揚。在以海灘救護為主題的全民偶像劇《海島七號》中飾演海灘救護隊的副隊長。與吳鎮(zhèn)宇、姜武主演清末愛國勵志劇《瀛寰之志》飾黃瑤萱。

2012年，參與梁詠琪、鄭中基主演的愛情喜劇電影《嫁個100分男人》飾演男主角古須仁的前女友“GAGA” 。與李東學、李念、許圣楠主演都市生活劇《紙婚》飾演許莘。

2013年，在李成儒、韓青主演的刑偵劇《清網》中飾演羅今今。搭檔潘泰名、章雯淇主演抗日劇《蒼狼》飾演女特工楚菲兒。在愛情喜劇電影《光的棍》中飾演智小涯。

2014年，在安志杰主演的動作電影《惡戰(zhàn)》中飾演盛香君。在韓庚、姚星彤主演的都市愛情喜劇片《前任攻略》中飾演李小潔。聯合聶遠、葉璇、張峻寧共同主演武俠劇《龍門飛甲》中飾演雨化田。由羅志祥、鄭羅茜、吳映潔、莊濠全、蔡俊濤等人主演的《深圳合租記》中出演胡麗莉。在李成儒、韓青、李勤勤主演的《清網行動》中，飾演羅今今。