1943年，毛尚武因战绩优异，被选拔到美国学习使用B-24轰炸机。1945年回国后，毛尚武被调往上海，任空军第八大队三十三中队任上尉一级轰炸员。同年，日本无条件投降。
在随后的内战中，因毛尚武不愿意将炸弹投向同为中国人的解放军，甚至故意将炸弹投偏，曾多次受到长官批评。1948年，毛尚武因对当时腐朽的国民党政府感到极度失望，不愿继续为其保驾护航而逃回成都。为此，国民党政府对他下发了通缉令，进行追捕。1949年，毛尚武自愿参加了中国人民解放军。1950年2月，他在四川省成都西南航空处空军员工学习大队学习，同年4月被调往长春第二航校担任空勤轰炸助教。1951年1月，在苏联教官被调回国后，毛尚武担任了主任教官一职。
