Elle a chanté sous la baguette de chefs réputés, tels que Richard Bradshaw, Franz-Paul Decker, Charles Dutoit, Paul Goodwin, Bernard Haitink, Bernard Labadie, Sir Neville Marriner, Kurt Masur, Marc Minkowski, Kent Nagano, John Nelson, Gianandrea Noseda, Peter Oundjian, Michel Plasson, Federico Maria Sardelli, Michael Schonwandt, Marc Soustrot, Jean-Christophe Spinosi, Yoav Talmi, Ilan Volkov et Pinchas Zukerman. En outre, Mme Lemieux est fréquemment invitée par de nombreux festivals internationaux, tant en Europe qu'en Amérique du Nord.
Sur scène, elle interprète les oeuvres de Berlioz ( Ursule , dans Béatrice et Bénédict et ANNA dans Les Troyens ), de Debussy ( GENEVIÈVE , dans Pelléas et Mélisande ), de Gluck ( Orfeo , dans Orfeo ed Euridice ), de Händel ( BRADAMANTE , dans Alcina, JULES CÉSAR et Cornelia , dans Julio Cesare, Unulfo et EDUIGE dans Rodelinda ), de Honneger ( CATHERINE , dans Jeanne d'Arc au bûcher ), de Mozart (la TroisiÈme Dame dans Die Zauberflöte ), de Rossini ( ISAURA , dans Tancredi ), de Verdi ( Mrs. Quickly dans Falstaff ), de Vivaldi ( GRISELDA , dans l'oeuvre du même nom ; ORLANDO , dans Orlando furioso ) et de Wagner ( Flosshilde dans Götterdämmerung ), etc. En 2005, elle fait ses débuts au Staatsoper Berlin, participant à Il Ritorno d'Ulisse in Patria, de Monteverdi, sous la direction de René Jacobs. Au printemps de la même année, elle interprète le rôle de MITRENA dans la création mondiale de l'opéra Motezuma , de Vivaldi, au réputé centre culturel De Doelen à Rotterdam. A l'automne 2006, Mme Lemieux a fait ses débuts comme soliste aux États-Unis : d'abord en récital au Kansas et ensuite à titre de soliste invitée au Los Angeles Philharmonic Association
Marie-Nicole Lemieux a enregistré sous différentes étiquettes. Peu après avoir obtenu ses palmes au Concours Reine Élisabeth, elle a participé à deux enregistrements sous CYPRÈS (Belgique), et à un enregistrement du Requiem de Mozart avec Les Violons du Roy sous étiquette DORIAN Recordings (Prix JUNO). Ont suivi trois enregistrements chez ANALEKTA : Händel ( Cantates italiennes ) ; Scarlatti et Vivaldi ( Salve Regina et Stabat Mater ) et un troisième, consacré à plusieurs Lieder de Brahms. En 2004, elle a enregistré le rôle-titre d' ORLANDO , dans l'opéra baroque Orlando furioso de Vivaldi avec l'Ensemble Matheus, sous la direction de Jean-Christophe Spinosi pour la maison NAÏVE. Ce coffret a remporté le « Prix du meilleur enregistrement de l'année » aux Victoires de la Musique classique en 2005, en France. Mme Lemieux a également enregistré le rôle de UNULFO dans Rodelinda de Händel, avec l'ensemble Il Complesso Barocco , sous la direction de Alan Curtis, pour Deutsche Grammophon . En 2006, elle participe à l'enregistrement d'un recueil d'oeuvres sacrées intitulé Beata Vergine avec le contre-ténor Philippe Jaroussky et son Ensemble Artaserse sous étiquette VIRGIN CLASSICS. Au cours de la même année, Mme Lemieux a enregistré une sélection de mélodies françaises, L'Heure exquise , sous étiquette NAÏVE, maison avec laquelle elle est maintenant liée par un contrat d'exclusivité. Cet enregistrement a été loué autant par les critiques que par le public. Un nouveau coffret consacré à l'opéra Griselda , de Vivaldi, dans lequel Mme Lemieux chante le rôle-titre, est paru chez NAÏVE à l'automne 2006. Toujours pour le même label était lancé en janvier 2008 un disque d'oeuvres sacrées de Vivaldi, dans lequel elle interprète le célèbre Stabat Mater du Prêtre roux.