明和2年（1765年）7月8日、第5代藩主・牧野惟成の五男として江戸で生まれる。長兄の則成は病弱で廃嫡され、次兄の武成と三兄の福成は早世し、四兄の満成も病弱だったために世子に選ばれ、天明3年（1783年）に父が死去すると家督を継いだ。
寛政の改革では老中首座・松平定信のブレーンとして幕政に参与した[要出典]。藩政では田辺城三の丸に藩校・明倫斎を創設して学問を奨励し、藩士子弟の教育振興に努めた。寛政4年（1792年）には80歳以上の百姓・町人に褒美を与え、凶作に備えて備蓄制度を整備している。文化元年（1804年）8月22日、病気を理由に家督を長男の以成に譲って隠居する。
文化8年（1811年）3月19日（幕府の記録では3月29日）に江戸で死去した。享年47。