2004年　15歳4カ月の史上最年少で全日本実業団選手権バンタム級優勝。

2006年1月　にプロテストに合格。2月26日のデビュー戦では1R23秒KO勝利を飾る。

2007年2月　WBAライトフライ級4位ビッキー・タフミルを破り世界ランク入り。

2007年10月　WBC世界フライ級王者・内藤大助に挑む。日本人最年少での世界挑戦となったが、反則行為で減点を受け判定負けに終わる。この反則行為によりJBCから１年間のライセンス停止処分が下された。

2008年5月　協栄ジムとの契約を解除。8月の亀田ジム設立と共に亀田ジム所属となる。

2008年11月　後楽園ホールで1年1ヶ月ぶりの復帰戦。アンヘル・レサゴ（メキシコ）に5回KO勝ち。

2008年12月　元WBC世界ミニマム級王者イサック・ブストス（メキシコ）に3回KO勝ち。

2009年3月　元世界2階級制覇でWBCフライ級13位（当時）ワンディー・シンワンチャー（タイ）を6回KOで撃破し、世界ランク入り。

2009年8月　大阪で、ホセ・アルベルト・クアドロス（メキシコ）との世界前哨戦を戦い、4回に左右の連打からの左ボディーでダウンを奪いKO勝利。

2009年10月　2度目の世界挑戦。WBA世界フライ級タイトルマッチでデンカオセーン・カオウィチット（タイ）と対戦。序盤から積極的に打って出るものの有効打は奪えず。中盤以降はデンカオセーンの執拗なクリンチに攻撃を寸断され、僅差の判定負け。

2010年2月　3度目の世界挑戦。
デンカオセーンと再戦した大毅は、前回の反省を踏まえたクリンチ対策と、前回同様の積極的なボクシングで試合を有利に展開。王者のホールディングによる2度の減点もあり、結果は3-0で、大毅の判定勝利。悲願の世界王座を獲得し、興毅とともに日本初の兄弟世界王者となった。2010年7月 大阪府立体育会館での世界前哨戦。元世界ランカーのロセンド・ベガ（メキシコ）と対戦。3Rにはダウンを奪うなど、試合を一方的にリードし、フルマークでの大差判定勝利を収めた。