毛沟镇属亚热带季风湿润气候，春暖秋凉，夏热冬冷。

毛沟镇境内属西水二级支流，保东河自田家村西入境，由北而南，入花垣河，再转东流至白坪村码头，全长20.7千米。

毛沟镇主要自然灾害有冰雹、旱涝、风灾、雪冻、雷击等。

毛沟镇境内矿产资源主要有白云石、紫砂陶、硫铁矿等，集中分布在白云山脉，珍稀植物主要有水杉、珙桐、银杏、蓝果树、红豆杉等，珍稀动物主要有云豹、金钱豹、猕猴、大鲵等。

2011年，毛沟镇有耕地面积21510.3亩，人均0.68亩，造林1954亩，其中生态林890亩，经济林1064亩，经济林中油茶285.7亩。

截至2011年末，毛沟镇辖区总人口3.06万人，其中农业人口2.89万人，流动人口1337人，总人口中，男性16165人，占52.8%；女性14423人，占47.2%，总人口中，14岁以下6914人，占22.6%，15—64岁20737人，占67.8%；65岁以上2937人，占9.60%，总人口中，土家族23010人，占72.3%；汉族5930人，占18.6%；苗族2883人，占9.1%。

截至2017年上，毛沟镇常住人口32900人。

截至2019年末，毛沟镇有户籍人口36110人。

2011年，毛沟镇财政总收入178万元，比上年减少7%。

2019年，毛沟镇有工业企业15个，其中规模以上企业有1个，有营业面积50平方米以上的综合商店或超市27个。

2011年，毛沟镇农业以种植业为主，粮食作物以水稻、玉米为主，生产粮食1.9万吨，人均597.1千克，畜牧业以猪、羊、家禽为主，生猪饲养量1.53万头，年末存栏0.97万头，羊饲养量0.46万只，年末存栏0.35万只，家禽饲养量33.08万羽。2011年，林木覆盖率69.31%。

2011年，毛沟镇工业以锌锰加工、陶瓷为主，工业总产值1.8亿元，较大规模民营企业19家，其中各类矿产品加工企业9家，农副产品加工企业1家，陶瓷厂2家，发电站4座，变电站3处。

2011年末，毛沟镇有邮政储蓄银行和农村信用社各1处，共发放贷款573万元，比上年增长9%。

2011年，毛沟镇邮政业务总量163万元。

2011年末，毛沟镇有幼儿园5所，在园幼儿673人，专任教师23人，小学11所，在校学生1200人，专任教师112人，小学适龄儿童入学率100%，初中2所，在校学生1341人，在任教师96人，初中适龄人口入学率、小升初升学率九年义务教育覆盖率均达100%。

2011年末，毛沟镇有镇文化站和广播电视服务站各1处，有村级文化活动中心12处，农家书屋18个，藏书12余万册，土家族山村腰鼓队7个。

2011年，毛沟镇有各级医疗卫生机构13个，床位103张，固定资产730万元，医疗机构完成诊疗1.41万人次，新型农村合作医疗参合率92%。

2011年，毛沟镇就业和转移就业培训320人，新农保参保率79.9%，60周岁以上养老金发放率100%；财政供养五保对象196名，供养率100%，实施农村危房改造108户，验收合格率和资金到账率均为100%，30名老复员军人、28名参战军人、2户烈属、20名孤儿按时领取生活补助率100%。

2011年末，毛沟镇有邮政局1处，报纸、杂志累计期发行1.1万份。电信企业和移动公司各1家，固定电话1520户，移动电话5640户。

1985年，建成毛沟镇自来水厂，有深水井3眼及成套净化设备，年供水2.93万立方米，镇区铺设排水管道2800米。

2002年，建成天堂湾变电站，另有小型变电站2处，小型发电站4座，供电17个村6667户，电量134万度。

2011年末，毛沟镇有各类水利设施459处，其中水库8座（其中小1型水库1处，小1型水库7处），五级以上的堤防2处，农村供水工程17处，塘坝432口。

毛沟镇境内有省道231东西穿过，距张家界机场157千米，距长沙505千米。

毛沟镇因驻地原有一条两边长满茅草的沟而得名。