Khi Lưu Dụ khởi binh phản kháng Hoàn Huyền (404), chiếm được Kinh Khẩu, muốn tìm người làm chủ bộ, nên hỏi Hà Vô Kỵ; Vô Kỵ tiến cử Mục Chi, Dụ lập tức triệu ông. Mục Chi mặc áo cũ nát đến gặp Dụ, Dụ hỏi: “Ta mới dấy đại nghĩa, nên cần một quân lại rất gấp, anh cho rằng nên chọn ai?” ông đáp: “Chẳng ở đâu xa!” Dụ cười nói: “Anh có thể chịu khuất, việc của ta xong rồi.” Lập tức cho Mục Chi thự chức.

Sau khi Lưu Dụ chiếm được kinh thành, với những việc lớn đều nhanh chóng đưa ra quyết định, là nhờ ý kiến của Mục Chi. Vì thế Lưu Dụ xem Mục Chi là thủ hạ tâm phúc, việc gì cũng hỏi; Mục Chi cũng dốc cạn tâm lực, không nề gian khó. Bấy giờ kỷ cương nhà Tấn lỏng lẻo, hào tộc cậy thế khi người, bình dân khốn cùng làm sằng; lại thêm Tư Mã Nguyên Hiển, Hoàn Huyền nối nhau làm cho pháp lệnh hỗn loạn. Mục Chi tùy nghi sửa đổi, sau một thời gian ngắn, tình hình chánh trị - xã hội đã được cải thiện. Được thăng làm Thượng thư Từ bộ lang, trở lại làm Phủ chủ bộ, Ký thất lục sự tham quân, lĩnh Đường Ấp thái thú. Nhờ công bình định Hoàn Huyền, được phong Tây Hoa huyện ngũ đẳng tử.