Matsoukas begann ihre Karriere mit der Gestaltung starker Markengeschichten für einige der größten Namen der Unterhaltungsbranche. Sie hat bereits bei Projekten für Jay Z, Lady Gaga, Snoop Dogg, Solange, Pharrell und Rihanna Regie geführt, für die sie die mit dem MTV Best Video Award ausgezeichneten Visuals für „We Found Love“ drehte. Melina war die erste weibliche Soloregisseurin, die einen MTV-Award in der Kategorie Bestes Video erhielt, und gewann später auch einen Grammy für das beste Langformat-Video für „We Found Love“.
Matsoukas ist auch ein häufiger kreativer Berater von Beyoncé, seit sie 2011 gebeten wurde, als Kreativdirektorin für das Album „4“ der Sängerin zu fungieren. Melina wiederholte ihre Rolle als visuelle Architektin für das Überraschungsalbum „Lemonade“ der Pop-Ikone aus dem Jahr 2016 und führte Regie bei dem bahnbrechenden Musikvideo „Formation“. Das Video, das von den Folgen des Hurrikans Katrina inspiriert wurde, zeigt die Rolle der Schwarzen und die übergreifende Botschaft der Hoffnung im Angesicht traumatischer Erlebnisse und machte sie zur ersten Regisseurin, die einen Grand Prix für Musik bei den Cannes Lions gewann. Darüber hinaus gewann es sechs MTV VMA Awards, darunter das Video des Jahres, sowie den Preis für das beste Musikvideo bei den Grammys 2017. Das Video wurde zu einer kraftvollen Botschaft für Schwarze, die sich in einem gespaltenen Land in Aufruhr befanden.
Ihr erkennbares visuelles Wasserzeichen und ihr angeborenes Verständnis für vielfältiges Storytelling haben sie in den Regiestuhl für globale Kampagnen großer Werbekunden wie Adidas, Stella McCartney, Coca-Cola und Nike gebracht. Letzteres beauftragte sie 2018 mit der führenden Werbeagentur Wieden + Kennedy mit der Konzeption und Regie der äußerst erfolgreichen Equality-Kampagne, die zeitgleich mit dem Black History Month gestartet wurde und bei der Lebron James die Hauptrolle spielte. Der Spot gewann einen Graphite Pencil bei den D&AD Awards 2017 und einen Bronze Film Craft Lion beim Cannes Lions International Festival of Creativity 2017. Zusätzlich zu ihrer Arbeit im Fernsehen haben Matsoukas‘ preisgekrönte Musikvideos und Markenkampagnen dazu beigetragen, dass sie 2016 in die prestigeträchtige „Creativity 50“-Liste von Ad Age aufgenommen wurde. Die Liste ehrt die fortschrittlichsten Kulturveränderer in verschiedenen Disziplinen.
Außerdem haben ihre Erkundungen des langen Erzählens von Geschichten zu von der Kritik gefeierten Ergebnissen geführt. Als ausführende Produzentin und Regisseurin von Issa Raes bahnbrechender HBO-Serie „Insecure“ machte Matsoukas ihren ersten Vorstoß ins Drehbuchfernsehen. Die Serie wurde weithin für ihre kulturelle Relevanz und ihre Fähigkeit gelobt, Mainstream-Appeal zu erlangen und gleichzeitig den Geschichten farbiger Frauen eine authentische, positive und allumfassende Stimme zu verleihen.
Zwischen den Regiearbeiten an Insecure war Matsoukas auch an der Netflix-Serie Master of None mit Aziz Ansari beteiligt. Die Regisseurin brachte ihre nuancierte Sichtweise in mehrere Episoden der zweiten Staffel ein, darunter die mit dem Emmy Award ausgezeichnete Folge „Thanksgiving“, geschrieben von Lena Waithe. Melinas scharfer Blick und ihr Talent, die Geschichten der traditionell „Anderen“ zu normalisieren, kombinierten sich mit Lenas ergreifendem und doch humorvollem Schreiben zu einer sensiblen, unaufdringlichen Darstellung von schwarzer Queerness und LGBTQIA-Beziehungen.
Im Jahr 2019 feierte ihr Spielfilmdebüt Queen & Slim, geschrieben von Lena Waithe, am Thanksgiving-Wochenende Premiere und brachte ihr eine DGA-Nominierung in der Kategorie Erstlingsfilm ein. Im selben Jahr erhielt sie die 29. Franklin J. Schaffner Alumni Medal des American Film Institute, da sie das Konservatorium mit einem Master of Fine Arts in Cinematography abgeschlossen hat.
Matsoukas entwickelt derzeit neue Film- und Fernsehprojekte und gab kürzlich bekannt, dass sie einen First-Look-Vertrag mit FX hat.