1979年09月—1983年07月，在武汉水利电力学院（现武汉大学）机械工程系学习，并获得学士学位 。
1983年09月—1985年12月，在中国北方车辆研究所车辆工程专业学习，并获得硕士学位。
1985年12月—1990年03月，在中国北方车辆研究所第二研究室工作，担任工程师。
1986年03月—1989年03月，在北京理工大学车辆工程学院攻读博士研究生，师从张相麟教授，并获得车辆工程专业博士学位 。
1990年03月—1992年08月，担任中国北方车辆研究所汽车分所副所长、高级工程师。
1992年08月—1994年04月，担任中国北方车辆研究所第九研究室主任。
1994年04月—1996年11月，担任中国北方车辆研究所所长助理。
1996年11月—2000年02月，担任中国北方车辆研究所副所长，兼任北方汽车质量监督检验鉴定试验所所长，教授级高级工程师。
1998年，被国务院外国专家局、香港蒋氏工业慈善基金会和美国南加州大学录取，赴美参加制造业领袖培训计划（Manufacturing Leadership Training Program），获得团队领袖奖（Team Leader Award）。
2000年02月—2001年07月，担任中国北方车辆研究所常务副所长。
2001年07月—2005年07月，担任中国北方车辆研究所所长。
2001年11月，参加了中组部和科技部联合主办的“党员专家理论研究班”。
2005年7月和12月，分别兼任中国兵器科学研究院副院长和中国北方车辆研究所咨审委主任。
2019年11月22日，当选中国科学院院士 。
毛明作为99A主战坦克总设计师，他带领团队不断创新，历经七年奋战，显著提升军队主战坦克技术水平，使国产坦克跻身世界先进水平之列。从熠熠黑发到两鬓霜白，他始终怀揣“献身国防”的赤子之心，全身心投入国防科技工业，以行动践行着“科技报国、科技强军”的初心 。（武汉大学动力与机械学院评）
踏平“千沟万壑”，使出千方百计，锻造“陆战之王”，王者风范、无坚不摧。你把战车看作伙伴，并肩而战，执着信仰。几度春风化雨，一头乌发飞霜。巡万里关山，护岁月江河。履带前进的轰隆声，是你梦想开花的声音 。（第二届“央企楷模”颁奖词）