1930年任第六路军总指挥。

1932年被王家烈以武力剥夺军政大权。同年10月策动旧部犹国材、蒋在珍、车鸣翼反王，失败后回赤水，此后未再复出。

1947年11月1日病死于家乡。

1927年10月，周西成为扶植毛光翔攫取云南省政，利用滇军内乱之机，委毛任援滇总司令率援滇军进攻云南。兵力雄厚又有内应的黔军，仅因身为总司令的毛光翔行抵安顺以“尊母命纳妾，以续后嗣”为由，请假三日，筵宴自庆，贻误战机而功败垂成，溃不成军。以致师败身辱，几被刑于军法。1928年初，毛奉周命“赴日本考察军政”，取道广东出国，毛“至广东延数月不行”。直到周、李黔东之战爆发，周急电促其返黔，毛始兼程回筑。东渡未行，反致蒋介石诸多猜疑，也为其后周西成及桐梓系衰亡埋下祸根。1929年夏初，周、李黔西之战，关系桐梓系生死存亡。周任毛为左翼军总指挥，率犹国材师出兴仁，抵御犯黔滇军张凤春部，毛、犹部屡战不利，被牵制于兴仁一带，竟不能摆脱。因其未与中路黄道彬部会师，整体战略部署落空，致黔军在旗鼓相当的战事中失利，周西成战死。毛再误戎机，成为桐梓系陷入极度混乱，而后丧失黔政的直接原因之一。

1929年6月，毛光翔在王家烈等桐梓系骨干支持下，重组二十五军各部反攻贵阳，赶走李燊部及滇军，恢复了桐梓系在贵州省统治权。10月2日，国民政府正式任命毛光翔为第二十五军军长兼贵州省政府主席。

毛光翔执黔政之初，师周（西成）故智，萧曹随，时人皆认定其“才识平庸，难以统驭全局”。毛亦似乎“兢兢业业，不敢越雷池半步”，虽欲有所为，终因生性庸懦，又因情势变化，多有掣肘，故少有建树。

毛执政后，首先致力于稳定政局，肃清匪患与弥合桐梓系内部裂痕，有所收效。随即，毛认识到此时国内形势巨变，已不复存在周西成时代“政治上附桂反蒋”、“关门称霸”的客观条件，且亲眼目睹周西成反蒋遭致的悲惨下场。遂改弦更张，一意拥蒋，尽力博取蒋介石欢心，作出许多讨好蒋的态势。诸如，不顾桐梓系诸将领非议，作出不让周西成灵柩进入贵阳的决定，接受国民党在贵州开展党务工作的各项命令；让蒋介石派出人员充任二十五军党务特派员，正式成立二十五军政训处；亲自在贵州党务训练所发表长篇演讲，并将演讲内容印制《中国国民党党组织建设》手册发行，一反周西成阻挠国民党中央势力进入贵州的立场。

黔省内政，毛光翔仍在政治上推行反共和扼制进步力量政策，出兵湘西“剿匪”，并在省内强化行政统治。军事上，已不再沉湎于对外武力扩张，并宁负罚款之责，也断然中止原与两广联络向香港购枪械的协议。实业上，继续周西成未竟之业在全省修筑公路。又于1930年元月，在贵阳举办贵州全省实业展览会，设商业、动物、工业、交通、矿业、美术、卫生、农业八馆于中山公园。对当时贵州生产力发展，客观上起到促进作用。为解决捉襟见肘的财政困难，又下令采用曾被周西成断然拒绝的清丈田亩改良赋制的方案，后因内战，未获结果。

1926年夏，袁祖铭率部参加北伐，贵州遂成为周西城一统天下。1927年4月，由国民政府委任周西城为国民革命军第25军军长兼贵州省政府主席。毛光翔则成为周西城的妹夫。1928 年秋，贵州发生了李燊龙图黔兵变，李燊率黔军第43军由鄂西打回贵州，同时勾结云南龙云在南策应。同年冬，李、龙两路大军攻逼贵州境内。周西城在1929年5 月底率部在关岭镇与李、龙两军指挥作战中阵亡。周战亡后，毛光翔继任省主席兼第25军军长和第18路军总指挥职务。

但毛光翔是个庸懦无能之辈，只因是周西城的妹夫才得以继任，这自然会引起其他将领的不满，特别是拥有兵力最强的副军长王家烈所不服。王是贵州桐梓人，在辛亥革命时投奔黔军，在周西城部由于作战勇敢，带兵有方，由士兵升至师长，对周在黔的扩张过程中出力最多，不甘心居于毛光翔之下，因而便为日后王、毛争夺贵州统治权之战种下了祸根。

毛光翔掌握贵州军政大权后，仍沿袭周西城的一贯方针。在人员的使用上，以出生桐梓为升迁标准，带有浓厚的封建地域观念。在对外防护上，以湘西为外府，派军队控制湘西，以保护鸦片输出通道，屏护黔境安全。1930年夏，彭德怀率领红5 军团进攻长沙时，湘军告急，何应钦要求毛光翔出师增援何键，毛遂派王家烈率部入湘，由国民南京政府委为湘黔边区 “剿匪”司令。“九·一八事变”爆发前，由于蒋介石扣押了胡汉民，形成了宁粤对立，内战大有一触即发之势。这时，王家烈驻防湘西，受蒋介石的笼络，倒向南京方面。而毛光翔则因为依靠广西为通道向外输出鸦片，在宁粤对立中态度暖味，表示中立。在这种情况下，黔籍国民党军政大员何应钦、王柏群急于获得贵州的控制权，加紧对王部补充武器弹药，并从经济和其他物资保障上予以大力支持，策动王家烈伺机进兵贵阳，倒毛主黔。

毛光翔得知王家烈投靠何应钦后，心中甚为恐慌。此时，黔境留有4师2旅兵力，共约1.5万余人，但战斗力不强，且驻防黔北各旅也有反毛投王迹象。王家烈率湘黔军有2师2旅，共约1.4万余人，但武器装备好，部队战斗力强，且又有何应钦等人的支持，驻防湘西，进退有路。毛光翔为防王家烈反叛，与部下第2师师长犹国材密谋电召王家烈回省述职，企图借机将其扣留。

王家烈此时心中早已有数，既已与何应钦联手，便不再听从毛光翔调动。因此，毛光翔几次电召，王仍拒不奉召回省。1932年2月，王接到省内密报，得知黔北防务各旅已发动反毛兵变，遂以第1师师长留守湘西，亲率教导师及简文波的第2旅向贵阳出发。王率部到达芷江时，接到南京军政部委任其为第25军军长的命令，为此更加气盛。王令其教导师副师长柏辉章率部昼夜兼程，直达贵阳郊外，抢占城外诸要隘，随后王率主力围逼贵阳，作攻城姿态。此时，贵阳城内兵力空虚，防守不严。而黔北兵变正乱，毛光翔慌了手脚，在迫不得已的情况下，急忙派犹国材为代表，与王家烈谈判。随后毛通电辞职，推王代理省政府主席，旋即南京政府回电明令加委王家烈任贵州省政府主席。

此后毛光翔虽策动旧部犹国材、蒋在珍、车鸣翼等反王，但均被王家烈派兵击退。最终在当地政系要人、社会名流的出面调停下，王家烈做出让步，同意将黔西盘江八县让与犹国材、吴剑平两部驻防；黔北绥阳、正安地区让与蒋在珍部驻防；毛光翔回原籍赤水养老，不得再重新入政，保障其生命财产安全。

1933年2月26日，毛光翔退去，王家烈率部进入贵阳，南京政府正式任命王家烈为25 军军长兼贵州省主席。至此，持续1年之久的王家烈、毛光翔争夺贵州统治权的战争宣告结束。

在国民党新军阀混战时期，黔系军阀势单力薄，因此在贵州境内也少有大战。王家烈和毛光翔为争夺对贵州的统治权而进行长达1年之久的战争，则是在国民南京政府和川、滇、湘系各派军阀势力，为控制对贵州的统治势力而引发的一场混战。在这次混战中，以毛光翔为首的老派黔系，虽然人多势众，依据桑梓之地等一些有利条件，但因其闭关自守，实行封建割据式的统治，缺少对作战形势的分析和战略战术的谋划,因而并没能取得战争的胜利。

1924年毛光翔随周西成驻防合江、赤水，按周西成要求治军，军民关系尚称融洽。曾奉周命令派兵围攻刘伯承领导的 “泸州起义”。

毛光翔利用搜括的民财在赤水置有几百石租谷的田地，新建洋楼大院，下野后长期挥霍享受，并在家设堂拜佛，曾担任蟠龙山慈善会（会道门）主席。但他对地方公共事业非常吝啬，1941年赤水抗敌后援会劝募寒衣支援抗日前线，毛光翔不但分文不捐，反而仗势打劝募人的耳光，激起县人公愤后才认捐寒衣30套。

毛光翔担任军政要职期中掠夺大量黄金，埋藏于住宅地下室。1950年在人民政府的动员教育下，其女儿毛秀兰密向县人民政府揭发，县党政领导组织群众代表在毛宅地下室地面下挖出黄金近千两，全部上交国库，然后国家拨出部分人民币分给全县贫苦人民。

1935年，红军长征过贵州。是年1月19日至3月22日，红军“四渡赤水”，展开了机动灵活的运动战：奇袭娄山关，再占遵义城，南渡乌江，佯攻贵阳，分兵黔东，诱出滇军来援，出其不意地进入敌人兵力空虚的云南，粉碎了蒋介石“围歼”红军于川黔滇边境的计划，取得了战略转移的胜利。1935年3月24日，蒋介石偕夫人宋美龄、澳大利亚籍顾问端纳以及顾祝同、陈诚、晏道刚等大员由重庆飞抵贵阳，在城内乐会巷中的毛光翔公馆设立行营。

1937年淞沪会战爆发，故宫博物院等单位的文物南迁，曾有部分文物存放在贵阳毛光翔公馆厢房内一年。