一、上海早期宣教
慕維廉頗具語言天賦，到上海後不久就學會上海話和南方官話。倫敦宣道會在山東路”麥家圈”（今山東路廣東路，因麥都思創立而得名）和上海縣城內都設有禮拜堂，慕維廉除了牧養教會外，還負責仁濟醫院的傳道工作，又經常到上海四郊及江蘇各地巡迴布道。
慕維廉到上海之後第二年就碰上了青浦教案，這是上海開埠後最早也是最大的一宗教案。起因是他和另外兩位英美傳教士宣到青浦宣教並散發福音書冊而引起的。1848年3月8日，慕維廉偕同麥都思（Walter H. Medhurst）、雒魏林（William Lockhart）帶上福音書冊，黎明前從上海出發，租船到青浦，進入縣城的城隍廟附近散發。當時有大批的漕糧船停泊在青浦，來自各地的水手約有1.3萬人，故前來索要福音書冊者甚多。紛亂中引發了肢體衝突，並激起眾怒，結果三位宣教士遭到亂眾暴打，手錶等財物也被搶走。事發後，英國駐滬領事阿禮國（Rutherford Alcock）擴大事態，要求英國政府進行報復，提出逞凶、賠款等要求。因蘇松太道鹹齡一時沒有滿足他的要求，阿禮國進一步使交涉升級，調來英國軍艦”契爾頓號”封鎖長江口，阻止1400艘由海路運米到北京的糧船出入。清政府最終屈服於英國軍事力量的壓力，結果鹹齡被免職；十名水手被逮捕，定為”毆打和搶奪財物罪”，各打100板子，為首兩人充軍；並賠款白銀三百兩才算了事。
二、慕維廉與墨海書館
慕維廉是協同麥都思創辦墨海書館（The London Missionary Society Press）的宣教士之一。該館由麥都思創辦於1844年，是19世紀西方宣教士在中國最早設立的印刷出版機構，在中西文化交流史上占有重要地位。自1846年到1848年間，一大批優秀宣教士，包括雒魏林、美魏茶（William Charles Milne）、偉烈亞力、艾約瑟和慕維廉等人，都先後進入墨海書館工作。他們還物色了一批中國文人，協助宣教士譯書、編書（人稱”秉筆華士”），墨海書館就此培養了一批通曉西學的學者和傑出人才，如中國最早的政論家王韜，於1848年到墨海書館工作，擔任麥都思的助手。他在墨海書館工作了13年，除協助麥都思翻譯聖經外，還先後和慕維廉、偉烈亞力、艾約瑟等宣教士，翻譯出版了許多介紹西方政治、科學、宗教的書籍，對西學東漸起到重要的促進作用。
墨海書館最初僅刊印《聖經》和其他福音書冊，1850年開始譯印西方科技著作，並出版介紹西方自然科學知識的書籍。它所刊行的科學技術類書籍，開拓了當時國人的視野，啟發了人們的思想，對中國近代化的產生和形成都產生了相當大的影響。墨海書館也是最早採用西式漢文鉛印活字印刷術的印刷機構，其新法印刷技術的套用和先進印刷機的輸入，促進了上海印刷業，以及書籍出版業的發展。
三、慕維廉主要著述
1.《地理全志》慕維廉也是活躍在上海文化界的一位著名宣教士。1854年，墨海書館出版了慕維廉的《地理全志》，這實際上是第一部中文版的西方地理學百科全書，也是當時東傳的西方地理學譯著中最為傑出的代表。慕維廉在其英文序中稱，當年耶穌會士在天文學、數學和地理學方面的工作沒能打破中國人內心中長期存在的偏狹意識和妄自尊大的觀念，他們樂於滿足於把自己居住的地方視為世界的中心，而把中國之外的所有地方都視為蠻夷所居之地。慕維廉編譯該書的目的就是要提供大量的信息來破除中國人狹隘的地域觀念，使”昔之文士不能深探其秘”的地理知識讓中國人”凡爾文士鹹當童而習之”，最終使”中華為天下一隅”的觀念深入人心，並且使中國人進一步認識創造宇宙萬物的主宰——獨一真神。
《地理全志》率先將地質學帶入中國，”地質”一詞最早出現在此書中。該書較為系統地向中國人介紹地質、自然地理、人文地理、區域地理的知識，也介紹了氣候學、水文學和人種學的一些基本知識，其中”地史論”較早詳細地介紹了荷馬（Homeros）、希羅多德（Herodotus）、馬可·波羅（Marco Polo）、洪堡（Humboldt）等一些西方著名的地理學家。1883年慕維廉為迎合中國讀者的接受能力而將該書重新修訂，修訂版《地理全志》雖然內容有很大的縮減，但卻產生了很大的社會影響。
2.《大英國志》1856年由墨海書館出版的慕維廉編譯的《大英國志》，為晚清中國人正確認識有關英國歷史，提供了最新、最準確的第一手資料，使中國人第一次全面地了解了英國的政體演變、歷史沿革和文化成就。該書在近代中外史學交流史上具有重要的文獻價值。
3．《六合叢談》《六合叢談》(Shanghae Serial)創刊於1857年,是上海的第一份近代中文期刊。由慕維廉、偉烈亞力、艾約瑟和韋廉臣（Alexander Williamson）等人共同主筆，由中國學者王韜、李善蘭等人協助潤色並參與編纂。他們創辦《六合叢談》的目的是為了傳揚基督福音,是站在基督徒立場上來介紹西方文化和科技知識，是為了造福中國人民。從宣教方面考慮，他們力圖以文化和科技作為一個切入點，努力把基督教信仰和中國文化融合起來，以便更容易為中國人所接受。《六合叢談》不僅開闊了中國知識分子的思維，影響了中國科學的發展，也培養了中國自己的新聞和辦報人才；而且隨著《六合叢談》傳入日本，亦為日本帶去了近代期刊的媒介形式,並為日本的明治維新作了科學知識上的準備。
4.《儒釋道回耶穌五教通考》慕維廉的《儒釋道回耶穌五教通考》（以下簡稱《五教通考》）出版於1879年。該書用中文寫成，最早將”五教” 並提，並且進行了較為系統的比較研究。先前中國傳統提法是”儒、釋、道”三教，而該書首提的”五教”則為儒教、佛教、道教、回教和基督教，被看作是當時中華各族人民所奉行的五種主要宗教。正如慕維廉在自序中所說，”華有五教，總當察其由來，一儒教，一釋教，一道教，一回教，一耶穌正教。請即以五者，通考其義，互相評論，此為至要”。他寫這部書是為了辨別是非善惡，彰顯真理，讓中國人擇善而從。他在自序中第一句話就說：”真理何歟？奚由而得？我生在世，自問何物？從何而來? 當作何事？從何而去？當往何途？我住天地中，要悟得萬物有真原。問誰為主？獨承治理保養之權。”他主張耶穌正教”獨為真理，其據甚多，不必與他教齊驅並駕，如日之光，難與螢火比例”。慕維廉的”五教”之說反映了他對當時中國宗教現狀的一種認知，確定了回教和基督教在中國作為主要宗教的地位，也意在打破中國人傳統上認為基督教是”洋教”的觀念。
《五教通考》一書寫於上海，卻於日本明治十二年（1879年）在東京十字屋書鋪出版。全書以問答體裁寫成，通篇以回答問題的方法來解釋五種宗教。但值得注意的一個特點是，作者在談論每一種宗教時，均先介紹該教的創始者，如儒教的孔子、佛教的釋迦牟尼、道教的老子、伊斯蘭教的穆罕默德，以及基督教的耶穌。然後列出每一種宗教的經典，再闡釋每種宗教的基本教義，最後再討論該教的儀禮。但該書又不是純粹地解釋五種宗教的來龍去脈和基本教義，還以基督教的思想和信仰來評論其他四種宗教，指出它們的種種不足，護教色彩甚為明顯。該書系慕維廉本人完成，文筆十分簡單明瞭，不僅適合於中國士大夫階層，也適合於略識文字的普通百姓，並特別針對那些對基督教有所懷疑或持保留態度的讀者。因此這本書流傳得比較廣，也吸引了不少讀者。
慕維廉中英文著述很多，多由墨海書館出版，除了上述所介紹的幾本著作外，還有《中國與福音》（China and the Gospel）、《格致新法》，以及《新約聖經註解》等重要著作。現將其部分著述羅列如下，僅供讀者參考：《行客經歷傳》，1851年，上海《格物窮理問答》，1851年，上海《教會問答》，1855年，上海《來就耶穌》，1856年，上海《天教證略》，1856年，上海《天佛論衡》，1856年，上海《救靈先路》，1856年，香港《天理十三條》，1856年，上海《求雨勸世文》，1856年，上海《絕棄偶像勸世文》，1856年，上海《天教超儒論》，1856年，上海《天人異同》，1856年，香港《十布道文》，1856年，上海《耶穌降世傳》，1861年，上海《聖書大道》，1861年，上海《論天堂論地獄》，1862年，上海
因其在宣教與文化方面的影響與貢獻，慕維廉先後當選為基督教廣學會副董事長、學校教科書委辦會主席、上海宣教士協會主席，以及大英聖書公會副會長。
四、其他善行義舉
1862年，墨海書館中國學者王韜因涉嫌與太平軍私通而遭到清政府通緝，在慕維廉和麥都思之子，時任英國駐上海領事的麥華佗（Sir Walter H. Medhurst）的幫助下，得以避禍於領事館內四月有餘。同年10月又在慕維廉的安排下，乘船逃往香港。此後王韜受聘於倫敦會英華書院院長理雅各（James Legge），協助他翻譯中國經書。
在1876-1879年間，中國華北地區由於乾旱發生大規模饑荒。慕維廉在上海組織成立了”中國賑災委員會”，聯合在華的外國宣教士、商人、外交官員等積極參與賑災活動。在此期間，慕維廉實際負責了當時賑災委員會的運作，救助了無數的中國百姓。
慕維廉在中國長達53年之久，其中只有三次回英國休假、述職。在華期間，他幾乎都生活在上海。慕維廉一生中最為熱愛亦最為擅長的是講道，他的中文好，聲音洪亮動聽，態度又誠懇謙和，其講道信息以耶穌基督為中心，”開頭是基督，中間是基督，結束仍是基督”。而且在宣講時他能夠深入淺出，適合於各個階層的聽眾。在長期的宣教、文化及社會活動中，他與上海當地官紳和百姓建立了深厚的關係，他對上海的洋務、公共事務以及市政建設等方面皆有一定的貢獻。
因其在宣教、文化與著述等方面的巨大成就，1894年，蘇格蘭愛丁堡大學授予慕維廉神道學博士學位（Doctor of Divinity）。
五、末後日子
慕維廉結束其最後一次休假，再次來到上海是在1896年。那時他身體狀況已經十分不佳，朋友們都為他的健康擔心。但他不顧一切，仍然熱心傳道，直到他生命的最後一息。1900年10月4日，慕維廉因年邁體衰逝世於他所愛、並服務終生的上海，前來參加其葬禮與弔唁的達官貴人和上海各界人士甚多。從他年輕剛到上海之時與官府的對立，到半個世紀之後成為當地聞人，為官紳和市民所推崇與倚重，期間他在上海的工作、生活與經歷，實在反映了上海開埠後半個世紀的滄桑和變化。
在為慕維廉舉行的追思禮拜上，其終生摯友艾約瑟講述了慕維廉的生平；楊格非亦在英文期刊《教務雜誌》（Chinese Recorder）上發表專文紀念慕維廉精彩的事奉人生；上海宣教士協會也特別撰文懷念這位”布道家、慈善家、作家和好朋友”。慕維廉生前好友伯克斯牧師（Rev. Ernest Box）如此追憶他說：”很難相信這樣一個活躍的靈魂已經離開世上的勞苦而安息了。他向來是一位充滿活力，不知疲倦的偉大的工作者。在其宣教工場長達五十多年的事奉與服務使他的宣教熱忱絲毫未減，隨著他的年齡漸長，其宣教熱情反倒更加熾烈。所有見過他的人都強烈地感覺到他把自己的一生都奉獻給了他所愛的偉大事業。……他一生參與的工作很多，但最為重要的有兩個方面：首先，他是一個偉大的傳道人，他一生最大的熱情是傳福音——在喧鬧的大街上、在茶館、在集市上、在宗教節日上、在農村小教堂里、在上海大教堂里——幾乎每日都用上海話向無數的百姓講道，長達50多年之久！……當我巡迴於上海周邊地區時，常常有人走過來問我：’那為白頭髮的老宣教士好嗎？我過去常常聽他講道。’……。其次，是他歷年來在賑災方面所做的巨大貢獻。……每逢大災之時，他都從西方和中國各界人士手中募集賑款，用於災區百姓身上，不知挽救了多少人的生命，以至於災區官民為他豎立豐碑，感謝他的救命之恩！”誠如伯克斯牧師最後所說：”我們的主如今已呼召他忠心的僕人進入更高的事奉。”
