崇禎十六年（公元1643年）中進(jìn)士。崇禎十七年（公元1644年）三月明毅宗崇禎皇帝朱由檢自縊后，福王朱由崧在南京即位，年號(hào)弘光，貞毓任戶部主事。弘光元年（公元1645年）弘光帝失敗后，唐王朱聿鍵稱帝，改年號(hào)為隆武。貞毓任吏部文選主事。隆武二年（公元1646年）隆武帝失敗后，他參于擁立桂王朱由榔，貞毓升太常卿。次年（公元1647年）正月，改年號(hào)為永歷，貞毓任郎中。二月，永歷帝逃至桂林，貞毓任吏部左侍郎。永歷二年（公元1648年），任戶部尚書(shū)。永歷四年（公元1650年）二月，永歷帝因廣東西會(huì)城失陷，貞毓隨駕先至潯州（今廣西桂平）。其時(shí)，孫可望在貴州自稱秦王，脅迫朝廷降旨封贈(zèng)，貞毓和大學(xué)士嚴(yán)起恒都竭力反對(duì)，孫可望便懷恨在心。同年十一月，孫可望密派親信將官把嚴(yán)起恒殺害。當(dāng)時(shí)貞毓因奉旨出使在外，才免遭其害。貞毓回朝后，進(jìn)封為東閣大學(xué)士（宰相）。

永歷五年（公元1651年）清兵南征，形勢(shì)緊迫，永歷帝召文武官員商議，有的主張到海濱李元胤處，有的說(shuō)到安南（今越南）避難，有的主張渡海抵福建附鄭成功。武臣馬占翔、宦官龐天壽與孫可望相互勾結(jié)，陰謀策劃，堅(jiān)持要到貴陽(yáng)。貞毓因以前反對(duì)孫可望封王，沒(méi)有多言。于是，孫可望一伙于永歷六年（公元1652年）二月遣兵，迎永歷帝入貴州安隆，改為安龍府，作為永歷帝的宮室，其實(shí)是一座非常卑陋的房舍。宮人守將也不行君臣的禮節(jié)。永歷帝心中憂懼，但事已至此，也無(wú)可奈何。這時(shí)，馬占翔管軍事，龐天壽指揮勇衛(wèi)營(yíng)，軍政大權(quán)都落在孫可望親信黨羽的手中。他們相互勾結(jié)，策劃另設(shè)內(nèi)閣九卿科道官，改印文，立太廟，定朝儀，甚至準(zhǔn)備改國(guó)號(hào)為“后明”。永歷帝愈來(lái)愈感到事態(tài)緊急，聽(tīng)說(shuō)晉王李定國(guó)已定廣西，軍聲大振，便與貞毓等人密議，想下密旨，令定國(guó)統(tǒng)率大軍速來(lái)護(hù)駕。貞毓說(shuō)：“主上憂危，正是我輩報(bào)國(guó)之秋，誰(shuí)能充此使者？”當(dāng)即有林青陽(yáng)愿受命冒險(xiǎn)前往。李定國(guó)接到永歷帝的旨意，感慨涕泣不已，決心率兵前往貴州救駕，迎接永歷帝。但是，貞毓等人奉永歷帝密詔，召李定國(guó)勤王的事，在定國(guó)到來(lái)之前就泄露了。永歷九年（公元1655年）三月，貞毓等18人為孫可望所殺害。貞毓就刑前，神色不變，面對(duì)蒼天道：“吾盡忠保國(guó)，今逼于奸逆，以死報(bào)國(guó)，臣之職也！”并賦絕命詩(shī)一首：“九世承恩愧未酬，憂時(shí)惆悵定良謀；躬逢多難維依漢，夢(mèng)繞高堂亦報(bào)劉；忠孝兩窮嗟百折，匡扶有愿賴同儔；擊奸未遂身先死，一片丹心不肯休。”賦詩(shī)畢，慨然就義，年僅38歲。

在貞毓等人殉難兩年后，永歷帝由李定國(guó)護(hù)駕入云南。為了追念貞毓的功績(jī)，便封贈(zèng)他為太子太師、吏部尚書(shū)、中極殿大學(xué)士，謚文忠。在貞毓等人殉難的地方馬場(chǎng)建立祠廟，還豎了一塊大石碑，上面大書(shū)“十八先生成仁處”。封貞毓的兒子戩谷錦衣衛(wèi)指揮僉事，世襲千戶，后隨永歷帝逃至緬甸，為緬甸人所殺害。吳貞毓后遷葬川埠陽(yáng)吊，清乾隆四十一年（公元1776年）賜謚“忠節(jié)”。后人為祭祀貞毓及族叔吳炳，在宜城西廟巷建立了“二忠節(jié)祠”。