1976年10月6日，「四人幫」被粉碎當天，毛遠新也被捕，當時中央宣布對他「保護審查」，其實這和對「四人幫」的「隔離審查」沒有什麽不同，他們後來都被關在了秦城監獄裏。
毛遠新
因為毛遠新是毛澤東的親侄子，他與「四人幫」也不完全一樣，所以他在監獄裏還是受到了很好的照顧。毛遠新的監房較為幹凈、整潔，他每天一日三餐吃得也算好，還有自由活動的時間。後來毛遠新還可以在固定的時間裏看電視，他身體若有不適，監獄方面就會從城裏找來醫生為他診治。
1982年，王震親自來到秦城監獄找毛遠新談話，他說：「對於毛主席晚年犯的一些錯誤，你是否寫材料回憶一下，並承擔一些責任？這也是小平同誌的意思。」
毛遠新卻說：「這個責任，我承擔不了，我做的事都有毛主席寫或批的字，其數量有一大摞。」
在王震的再三勸說下，毛遠新終於同意寫材料，但他也提出：材料在監獄裏沒法寫。不久以後，在王震的關照下，秦城監獄方面以毛遠新治病需要好一點的條件為名，讓他「出獄治病」，並在監獄外邊不遠的一處房子裏，給毛遠新單獨辟了一個房間，讓他在那裏吃、住，寫材料。
毛遠新（左）
毛遠新出獄以後，經過幾天的反復思考，認為自己對於毛澤東晚年犯下的一些錯誤確實承擔不了責任，他在這種思想指導下所寫的材料，自然不能使上級滿意。一段時間後，毛遠新又回到了秦城監獄。
1986年，毛遠新被判處有期徒刑17年。1989年3月，毛遠新的母親朱旦華給楊尚昆寫信，希望能讓他到南昌「保外就醫」，楊尚昆在信上作出批示：「同意，在南昌保外就醫。」1989年3月17日，毛遠新出獄來到了南昌。
江西省政府為毛遠新分配了一套三室一廳的住房，為了照顧毛遠新的身體，他的妻子全秀鳳也從上海借調到南昌，被安排在江西省圖書館工作。毛遠新的住處離朱旦華家很近，他經常和妻子去看望母親，其余時間裏，毛遠新過著深居簡出的生活，他喜歡一個人坐在家裏看書，一看就是一天。
1990年夏天，毛遠新的姐姐毛遠誌在北京病重，她向組織提出想見毛遠新最後一面，經有關部門研究決定，同意毛遠新赴京探視。毛遠新和全秀鳳趕到醫院後，病床上插滿了大大小小管子的毛遠誌，看見久違的弟弟，使出全力拉下身上的氧氣管，張大眼睛看著毛遠新，淚水一下子湧滿了眼眶，她用幹枯的右手緊緊地拽著毛遠新的手說：「遠新，你……真想你！」
毛遠誌
毛遠新聽後沈重地點點頭，毛遠誌的丈夫曹全夫感慨地說：「遠誌終於見到你了！」第二天，毛遠誌在醫院病逝。
1993年10月，毛遠新終於刑滿，他被安排到上海汽車工業質素檢測研究所工作。毛遠新重返工作崗位，用的是「李實」這個名字，這個名字是1965年夏天他下鄉搞「四清」前，毛澤東給他起的。毛遠新的真實身份，只有研究所的所長和書記兩個人知道。
毛遠新到研究所報到後，所長對所裏的工作人員說：「李實同誌是哈爾濱軍事工程學院畢業的高材生，畢業後一直在空軍工作，1989年轉業到江西省公安廳工作，考慮到長期夫妻兩地分居，現在調到上海，來我們所工作，請大家歡迎。」
所長的介紹可謂是虛虛實實，哈軍工畢業的高材生是實，畢業後在空軍工作也是實，但「一直」在空軍工作則是虛了；1989年「關系」轉到江西省公安廳是實，但所謂「轉業」、「工作」則是虛了。
毛遠新
毛遠新一開始被安排在總工程師辦公室，職務是「辦事員」，他埋下頭一心撲在工作上，很快就熟悉了業務，還成為了所裏的技術管理骨幹。兩年後，主管技術的副所長認為毛遠新是個難得的管理人才，便向所長建議提升他擔任總工程師辦公室主任，所長一時不知如何向副所長解釋，便去征求毛遠新的意見，毛遠新對所長說：「你就說我身體不好，本人不想再承擔更重的擔子。」
有一次全所的黨員開會，毛遠新卻坐在辦公室沒去，一位同事問他說：「你怎麽不去開會？」
毛遠新回答說：「我又不是黨員。」
「你怎麽不是黨員？」這位同事覺得不可理解，一個在空軍工作了十幾年、又轉業到省級公安機關工作了多年的人，居然會不是黨員？
毛遠新笑著說：「過去想入黨，但條件不夠。現在年紀大了，也不想入了，反正入不入黨一樣能為國家幹事。」
晚年的毛遠新（左）
但有些事情，毛遠新是難以「裝」下去的，由於刑滿後他還要被剝奪政治權利4年，在此期間，他是沒有選舉權和被選舉權的。到了基層普選的日子，全所職工都要排隊參加投票，一個人也不能缺席，每到這個時候，所長就提前安排毛遠新到外地「出差」，順便讓他看看病。
1997年，上海【科技日報】轉載了一篇文章，文章說毛遠新在上海汽車工業質素檢測研究所工作，而且化名「李實」，研究所裏的同事看到這篇文章後，才知道「李實」就是大名鼎鼎的毛遠新，不過大家早已熟悉了毛遠新的處事和為人，不僅沒有對他另眼相看，反而更加尊敬他了。
在研究所工作的那幾年裏，毛遠新的業務能力和工作態度在全所有口皆碑，加上他待人處事質樸謙和，所以他幾乎年年都被大家推選為先進工作者，他的照片還被掛在了所裏的大門口。
毛遠新（右）
2001年，60歲的毛遠新正式退休了，按照國有企業具有高級職稱的職工退休標準，他每月能領到1080元的養老金，上海市民政局還為他辦了烈屬待遇。每年春節，民政局和街道都會派人到毛遠新家裏來慰問，並在他的家門貼上「光榮之家」的條幅。
