武田信玄死后，武田氏开始转弱，再加上继承的武田胜赖征收重税及征集大量工人以兴建新府城，令木曾家非常不满。期间父亲义康于天正7年(1579年)病逝，义昌继任为木曾氏第18任当家。天正10年(1582年)，义昌经远山友忠与织田信长结盟，脱离武田氏的统治。义昌反叛令当时身在新府城的人质，包括70岁的母亲、13岁的嫡子千太郎及17岁的长女岩姬，均被杀害，可算是悲惨的遭遇。在处决人质后，武田胜赖令堂弟武田信丰讨伐义昌，但义昌因拥有地利及织田信忠的援军支援下，成功击退武田军。此战后织田军得以长驱直进到新府城，大大加速武田家的灭亡。
武田氏灭亡后，义昌获得安昙、筑摩二郡。义昌派属下进驻深志城(其后的松本城)，作为统治二郡的据点。但3个月后爆发本能寺之变，织田信长自杀身亡令信浓国的家臣开始相残，并令信浓国处于混乱局面。此时原被驱逐离境的小笠原氏在上杉景胜的军力支援下趁乱自木曾家夺回据点深志城。败退的木曾军则退回木曾谷。
其后义昌与德川家康结盟，获许诺协助重获安昙、筑摩二郡及维护木曾谷的安定。但至天正12年(1584年)，由于家康与丰臣秀吉对立。为避免遭丰臣军入侵，义昌撕毁与家康的盟约，并以次子义春为人质，臣服丰臣家。对此家康感到非常不满，亦曾为此讨伐义昌，但该战最终由木曾军获胜。
天正18年(1590年)，德川氏被转封至关东。同时秀吉则命令木曾氏改受德川氏统治，并同时被转封到下总国阿知户(即现千叶县旭市网户)一万石，令木曾氏一族被逼离开根据地木曾谷。这次转封令义昌受到极大的精神及经济压力，最终于文禄4年(1595年)于当地失意病逝，终年55岁。义昌死后由长子木曾义利继任为木曾氏第19任当家。
义昌的葬礼以海葬形式于椿海进行，坟墓则设于城下由义昌奠基的东渐寺(原名东禅寺)。宽文11年(1671年)，义昌下葬的椿海被干拓，所得土地当时被用作农耕之用，现时部分已被改建为“木曾义昌公历史公园”作为纪念。
义昌死后，继承的义利因为杀害叔父上松义丰等多宗暴行，最终于庆长5年(1600年)被改封及流放处分。义利成为浪人后投靠蒲生氏，并随蒲生氏改封至伊予松山。其子义辰则于侍奉后任的伊予松山藩主松平氏时因故被贬为浪人。最终需依靠往日木曾氏家臣千村氏和山村氏的救济过活。