沐朝辅的七世祖为明初开国功臣、黔宁王沐英；六世祖沐昂，为沐英第三子，在明英宗时官拜左都督，死后追赠定边伯；五世祖沐僖，袭任南京锦衣卫副千户；高祖父沐瓒，在天顺二年至成化二年十二月间（1459年－1467年2月）以右军都督同知佩征南将军印，代镇云南七年；曾祖父沐诚，在沐瓒死后以锦衣卫都指挥使、右参将代其父镇金齿；祖父沐昆、父亲沐绍勋先后镇守云南近四十年。
嘉靖十五年（1536年）十二月，沐朝辅承袭黔国公爵位，佩征南将军印绶，充任镇守云南总兵官。因其年幼，地方军务皆由云南巡抚代为处理。
嘉靖十七年（1538年）三月，明世宗应沐朝辅请求，赏赐其玉带蟒衣、斗牛服各一袭。
嘉靖十八年（1539年）闰七月，世宗派征虏副将军、咸宁侯仇鸾及参赞军务、兵部尚书毛伯温南征。后仇鸾因故被召回京师，职务由安远侯柳珣接任。
嘉靖十九年（1540年）八月，在云南巡抚、都御史汪文盛建议下，沐朝辅开始参与云南地方政务。九月，毛伯温抵达广西后，与安远侯柳珣及总督张经、参政翁万达、张岳等商定部署：
征调两广、福建、湖广狼土、官兵共十二万五千余人，分置三哨，自凭祥、龙峒、思陵州挺进安南，再用两支奇军作为声援；云南巡抚汪文盛率兵驻莲花滩，同样分三路进军。
商定部署后，毛伯温进驻南宁，传檄莫朝臣民，声明莫朝太上皇莫登庸父子之罪，劝其降服。莫登庸大惧，亲自经镇南关（今中越边境的友谊关）前往汪文盛军中请求投降。毛伯温允诺，收取莫朝的地图、户籍，飞章上奏此事。世宗大喜，改安南国（莫朝）为安南都统使司。
嘉靖二十年（1541年）四月，世宗论功行赏，沐朝辅进拜为太子太保。九月，沐朝辅向朝廷进献马匹等，以感谢朝廷对其的加封。
嘉靖二十六年六月庚子日（1547年7月7日），沐朝辅去世，明世宗追赠沐朝辅为特进光禄大夫、右柱国、太保（一作太师），谥号“恭僖”（敬事供上曰恭，宠禄光大曰僖），赐祭葬如例。
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