进入了清朝的核心决策机构——军机处，担任军机章京。军机章京被誉为“小军机”，负责撰写谕旨、记载档案、查核奏议等重要工作。这一职位对于毕沅而言，既是挑战也是机遇，让他有机会接触到国家最高层面的决策过程。
乾隆二十五年（1760年），毕沅迎来了他科举生涯中最辉煌的时刻。这一年三月，他参加了会试，凭借深厚的学识和优秀的表现，顺利通过了会试的考验。紧接着，在四月举行的殿试中，毕沅再次展示了他卓越的才华。殿试是对考生综合能力的最终考验，毕沅在殿试中的表现赢得了乾隆皇帝的高度赞赏。五月，乾隆帝亲自宣布毕沅为一甲第一名，即状元及第。这一刻，毕沅多年来的努力和坚持得到了最辉煌的回报，他也因此成为了当时社会瞩目的焦点。
成为状元后，毕沅被授予翰林院修撰之职。翰林院是清朝最为重要的文化机构之一，聚集了全国最优秀的文人学者。在这个职位上，毕沅不仅能够发挥自己的文学才能，还能参与国家的文化建设和社会治理工作。这一阶段的经历，不仅提升了毕沅的个人威望，也为他日后的仕途发展积累了宝贵的经验。
乾隆三十年（1765年），毕沅的职业生涯迎来了新的高峰，他升任为翰林院侍读学士。这一职位意味着毕沅在学术界的影响力进一步扩大，他开始承担更多的教学和研究任务。次年，即乾隆三十一年（1766年），他又被提拔为左庶子
三、治理陕甘
乾隆三十二年（1767年），毕沅因其卓越的才能受到了乾隆帝的高度认可，特旨补授甘肃巩秦阶道。这一任命表明乾隆帝认为毕沅具有处理复杂政务的能力，远超一般文臣所能达到的水平。在这一职位上，毕沅曾陪同总督明山出关勘察屯田情况，展现了他在农业管理方面的才能。不久后，他被调任为安肃道道员，继续在地方行政方面发挥作用。
乾隆三十五年（1770年）十二月，毕沅被任命为陕西按察使。次年，乾隆帝出巡期间，毕沅得以觐见，并向皇帝汇报了甘肃遭受严重干旱的情况。乾隆帝对此高度重视，下令进行赈济，并减免了约400万两的 速 欠 田赋，以帮助受灾民众渡过难关。这一举措体现了毕沅在灾害应对方面的敏锐性和责任心。
乾隆三