崇祯十六年(公元1643年)中进士。崇祯十七年(公元1644年)三月明毅宗崇祯皇帝朱由检自缢后，福王朱由崧在南京即位，建立南明，年号弘光，贞毓任户部主事。弘光元年(公元1645年)弘光帝失败后，唐王朱聿键称帝，改年号为隆武。贞毓任吏部文选主事。隆武二年(公元1646年)隆武帝失败后，他参于拥立桂王朱由榔，贞毓升太常卿。次年(公元1647年)正月，改年号为永历，贞毓任郎中。二月，永历帝逃至桂林，贞毓任吏部左侍郎。永历二年(公元1648年)，任户部尚书。永历四年(公元1650年)二月，永历帝因广东西会城失陷，贞毓随驾先至浔州(今广西桂平)。其时，孙可望在贵州自称秦王，胁迫朝廷降旨封赠，贞毓和大学士严起恒都竭力反对，孙可望便怀恨在心。同年十一月，孙可望密派亲信将官把严起恒杀害。当时贞毓因奉旨出使在外，才免遭其害。贞毓回朝后，进封为东阁大学士(宰相)。
永历五年(公元1651年)清兵南征，形势紧迫，永历帝召文武官员商议，有的主张到海滨李元胤处，有的说到安南(今越南)避难，有的主张渡海抵福建附郑成功。武臣马占翔、宦官庞天寿与孙可望相互勾结，阴谋策划，坚持要到贵阳。贞毓因以前反对孙可望封王，没有多言。于是，孙可望一伙于永历六年(公元1652年)二月遣兵，迎永历帝入贵州安隆，改为安龙府，作为永历帝的宫室，其实是一座非常卑陋的房舍。宫人守将也不行君臣的礼节。永历帝心中忧惧，但事已至此，也无可奈何。这时，马占翔管军事，庞天寿指挥勇卫营，军政大权都落在孙可望亲信党羽的手中。他们相互勾结，策划另设内阁九卿科道官，改印文，立太庙，定朝仪，甚至准备改国号为“后明”。永历帝愈来愈感到事态紧急，听说晋王李定国已定广西，军声大振，便与贞毓等人密议，想下密旨，令定国统率大军速来护驾。贞毓说：“主上忧危，正是我辈报国之秋，谁能充此使者?”当即有林青阳愿受命冒险前往。李定国接到永历帝的旨意，感慨涕泣不已，决心率兵前往贵州救驾，迎接永历帝。但是，贞毓等人奉永历帝密诏，召李定国勤王的事，在定国到来之前就泄露了。永历九年(公元1655年)三月，贞毓等18人为孙可望所杀害。贞毓就刑前，神色不变，面对苍天道：“吾尽忠保国，今逼于奸逆，以死报国，臣之职也!”并赋绝命诗一首：“九世承恩愧未酬，忧时惆怅定良谋;躬逢多难维依汉，梦绕高堂亦报刘;忠孝两穷嗟百折，匡扶有愿赖同俦;击奸未遂身先死，一片丹心不肯休。”赋诗毕，慨然就义，年仅38岁。