El talento vocal de Marie-Nicole Lemieux se dió a conocer al público en 2000, cuando ganó la Premio Lied en el Concurso Reina Elisabeth de Bélgica. A continuación, comenzó una carrera internacional que la ha llevado a escenarios más famosos del mundo: La Scala, la Royal Opera House, Covent Garden, la Ópera Nacional de París, los Campos Elíseos, el Capitolio de Toulouse, La Monnaie de Bruselas, el Staatsoper de Berlín, Munich y Viena, Zurich Opera, el Theater an der Wien, el Teatro real de Madrid, el Liceu de Barcelona, el Festival de Salzburgo, el Festival de Glyndebourne, el Chorégies de Orange, la Canadian Opera Company en Toronto, el Montreal Opera ...
Además, Marie-Nicole Lemieux es frecuentemente invitada a cantar el gran repertorio sinfónico con orquestas de prestigio (Nueva York Philarmonic, Orquesta Filarmónica de Radio-France y la Orquesta Nacional de Francia, Deutsches Symphonie-Orchester Berlín, la Orquesta del Capitole de Toulouse, Orchestre de l'Accademia Santa Cecilia, los Angeles Philharmonic, Filarmónica de Londres, San Petersburgo Filarmónica, Orquesta Filarmónica de Rotterdam, Orquesta Sinfónica de Singapur, Orchestre Smphonique de Montréal, les violines del Roy, Orchestre Métropolitain ...), y bajo la dirección de directores de renombre tales como: Myung-Whun Chung, Charles Dutoit, Ivan Fischer, Mikko Franck, Daniele Gatti, Bernard Haitink, Paavo Järvi, Bernard Labadie, Louis Langrée, Kurt Masur, Kent Nagano, John Nelson, Yannick Nézet-Séguin, Gianandrea Noseda, Antonio Pappano, Michel Plasson, Michael Schonwandt, Pinchas Steinberg, Pinchas Zukerman ...
Su discografía es rica y variada. Además de sus grabaciones de Vivaldi para Naïve que han cosechado algunos premios, Marie-Nicole Lemieux ha grabado como solista las noches de estío de Berlioz, los Rückert-Lieder de Mahler, L'Heure Exquise (melodías francesas con Daniel Blumenthal), lieder de Schumann, arias de ópera (Gluck, Mozart, Haydn), corrientes de placer (Haendel en dúo con Karina Gauvin) y perpétuelles Chansons (acompañada al piano por Roger Vignoles).
Marie-Nicole Lemieux es un miembro de la Orden Nacional de Quebec, de la Orden de Canadá y la Orden de la Pléiade. También recibió el doctorado Honoris Causa por la Universidad de Quebec en Chicoutimi.