1888年5月、メルバはコヴェント・ガーデンのロイヤル・オペラ・ハウスにおけるデビューを、『ランメルモールのルチア』の主役で飾った。この時の評判は好意的だったものの絶賛というわけではなかった。『ミュージカル・タイムズ』誌は、「マダム・メルバは達者な声楽家で、明るいソプラノをまことに上手に表現していたが、詩的な舞台で偉大な存在となるのに不可欠な個性的魅力に欠けたところがある」と評した。当時、ロイヤル・オペラの責任者だったオーガスタス・ハリスは、続くシーズンの演目であった『仮面舞踏会』では、大役ではない小姓オスカルをメルバに配役した。メルバは二度と戻るまいと決心してイングランドを離れた。翌年、パリのオペラ座で『ハムレット』のオフェリを演じ、『タイムズ』紙はこれを「すばらしい成功」と評し、「マダム・メルバは、自在にあやつることができる声の持ち主であり、...その演技は表現力豊かで、胸を打つものであった」と報じた。メルバは、ロンドンでも、コヴェント・ガーデンにおいて重きをなしていたグレイ伯爵夫人（当時の Lady de Grey、後に Marchioness of Ripon となるConstance Gwladys）という、以前より強力な支援者を得た。メルバはロンドンに戻るよう説得され、ハリスは1889年6月の『ロメオとジュリエット』で、メルバをジャン・ド・レスケ(Jean de Reszke)と共演させた。後にメルバは、「私がロンドンで成功した日は、ほかでもないあの1889年6月15日でした」と回想している。このロンドンでの成功の後、メルバはパリに戻り、『ハムレット』のオフェリ、『ランメルモールのルチア』のルチア、『リゴレット』のジルダ、『ファウスト』のマルグリート、『ロメオとジュリエット』のジュリエットを演じた。フランス語で書かれたオペラ作品では、メルバはうまく発音ができなかったが、作曲家レオ・ドリーブは、（自作『ラクメ』を）彼女が歌うならフランス語だろうとイタリア語だろうと、ドイツ語、英語、中国語など何であっても構いはしない、と言ったと伝えられている。1890年代はじめ、メルバはオルレアン公フィリップと関係を持つようになった。2人はロンドンで一緒にいるところをしばしば目撃され、ゴシップの種になったが、その後メルバがヨーロッパを横断してロシアのサンクトペテルブルクで皇帝ニコライ2世の御前演奏に向かった際には、オルレアン公が彼女の後を追い、途中のパリ、ブリュッセル、ウィーンとサンクトペテルブルクで、一緒にいる2人が目撃されて疑いはいよいよ高まった。メルバの夫アームストロングは、メルバが姦通を犯し、相手はオルレアン公である、として離婚訴訟を起こしたが、最終的には説得されて訴えを取り下げた。オルレアン公はほとぼりを冷ますため、2年ほどアフリカ旅行に（メルバを伴うことなく）赴くことを決めた。公とメルバの関係は、そのまま立ち消えとなった。1890年代前半、メルバは、ミラノのスカラ座、ベルリンのクロル歌劇場（Kroll Opera House）、ウィーン国立歌劇場など、ヨーロッパの主だった歌劇場（オペラ・ハウス）に出演した。メルバは1893年にコヴェント・ガーデンで『道化師』のネッダを演じたが、これはこの作品のイタリア初演の直後のことであった。作曲したルッジェーロ・レオンカヴァッロもこの上演を見ており、これまでこれほど素晴らしく上演されたことはない、と評したと伝えられた。同年12月、メルバはニューヨークのメトロポリタン歌劇場の舞台に初めて立った。コヴェント・ガーデンでのデビューの時と同じように、メルバは『ランメルモールのルチア』を演じ、これまたコヴェント・ガーデンと同じように、評判は今ひとつだった。『ニューヨーク・タイムズ』は、メルバを賞賛して「人間の喉から発せられたものとしては、もっとも愛らしい声のひとつ…ただただ満ち足りた、豊かで純粋な甘美さを感じさせる」と評しながら、この作品はもはや時代遅れで、足を運んだ観客も少なかったと報じた。この年のシーズン後半に上演された『ロメオとジュリエット』への出演は大成功となり、メルバはアデリーナ・パッティの跡を継ぐ当時最高のプリマ・ドンナとしての名声を確立した。メルバは当初、メトロポリタン歌劇場の頑迷な上流気取りに当惑した。文学者ピーター・コンラッドは、「ロンドンでは王族と親しく接していたメルバも、ニューヨークでは歌う奉公人に過ぎなかった」と記した。批評家たちから好評を得たメルバは、社会的名声を求め、それを手に入れた。1890年代から、メルバはコヴェント・ガーデンで幅広く様々な役を演じるようになったが、その大部分はリリック・ソプラノの役だったが、より重い役も含まれていた。メルバは、エルマン・ベンベルグ(Herman Bemberg)の『Elaine』や、アーサー・ゴーリング・トーマスの『Esmeralda』で主役を演じた。イタリア語のオペラの役としては、『リゴレット』のジルダ、『アイーダ』の主役アイーダ、『オテロ』のデズデーモナ、マスカーニの『ランツァウ家の人々 (I Rantzau)』のルイーザ、『道化師』のネッダ、『セビリアの理髪師』のロジーナ、『椿姫』のヴィオレッタ、『ラ・ボエーム』のミミなどを演じた。フランス語のオペラの役としては、『ロメオとジュリエット』のジュリエット、『ファウスト』のマルグリート、『ユグノー教徒』のマルグリット・ド・ヴァロワ、メルバのために書かれた役とされるサン＝サーンスの『エレーヌ ( Hélène)』の主人公エレーヌ、『カルメン』のミカエラがあった。メルバが、脇役に過ぎないミカエラ役を演じたことについては、驚きを表明した文筆家もいた。メルバはこの役を何度も演じ、回顧録でも「いったい何で、プリマ・ドンナは脇役を歌っちゃいけないのか、その頃も分からなかったし、今でもさっぱり分からない。こんな芸術がらみの気取りなんて大嫌い」と述べている。メルバはミカエラ役を、主役カルメンをエマ・カルヴェ(Emma Calvé)や、ゼリー・デ＝ルサン(Zélie de Lussan)、マリア・ガイ(Maria Gay)がそれぞれ演じる舞台で務めた。『ユグノー教徒』のマルグリット・ド・ヴァロワも主役ではないが、メルバは主役ヴァランティーヌを演じたエマ・アルバーニに次ぐ「セコンダ・ドンナ」を進んで務めた。メルバは、自分のお気に入りの役で競合しない歌手たちには気前良く支援をしていたが、メルバの伝記を著した J・B・スティーン(J. B. Steane)の言葉を借りれば、ほかのリリック・ソプラノ歌手たちには「病的なまでに批判的 (pathologically critical)」であったという。メルバは、ワーグナー作品の歌手としては有名ではなかったが、『ローエングリン』のエルザや、『タンホイザー』のエリーザベトは、しばしば演じていた。こうした役どころでもメルバは一定の評価を得ていたが、クラインはこうした役はメルバに適していなかったと評しており、ジョージ・バーナード・ショーも、メルバの歌い方には優れた技術があり、芸術的であるが、知性に欠けていると考えていた。メルバは1896年に、メトロポリタン・オペラで『ジークフリート』のブリュンヒルデを演じたが、これは成功しなかった。メルバがメトロポリタン歌劇場で最も頻繁に演じたのは、作曲者グノーの指導の下で学んだ『ファウスト』のマルグリートであった。メルバはモーツァルトのオペラを歌うことはまったくなかったが、モーツァルト作品こそ彼女の声が理想的だと考える者もいた。メルバのレパートリーは、その経歴を通して25役しかなく、『タイムズ』紙の訃報には、「そのうち10役程度だけが、メルバのものとして思い出されることだろう」と記されたメルバとアームストロングの婚姻関係は、2人が息子を連れて合衆国へ移った後、1900年にテキサス州でアームストロングがメルバを離縁して終わった。