W maju 1986 roku, zaledwie kilka tygodni przed ukończeniem Curtis Institute, Stern zgłosił się na przesłuchanie i zdobył posadę asystenta dyrygenta w Cleveland Orchestra, gdzie dyrektorem muzycznym był Christoph von Dohnányi. Zarówno przesłuchanie, jak i stanowisko zorganizowano pod egidą Exxon/Arts Endowment Conductor’s Program. Stern został oficjalnie mianowany asystentem dyrygenta w następnym sezonie i pozostał z orkiestrą do 1991 roku. We wrześniu 1986 roku zadebiutował w Filharmonii Nowojorskiej jako jeden z trzech młodych dyrygentów, których Leonard Bernstein zaprosił do udziału w warsztatach dyrygenckich, zakończonych dwoma koncertami w Avery Fisher Hall.
W tym samym roku Stern został stałym dyrygentem gościnnym Orchestre National de Lyon w Lyonie we Francji. Podczas czterech lat pracy w Orchestre National występował również z orkiestrami w Paryżu, Bordeaux, Lille i Tuluzie, jak również z innymi w całej Europie.
W 1996 roku opuścił Orchestre National, aby zostać głównym dyrygentem Radiowej Orkiestry Symfonicznej w Saarbrücken, wybitnej orkiestry nagrywającej i nadającej w Niemczech, co uczyniło go pierwszym Amerykaninem na stanowisku głównego dyrygenta w historii tej orkiestry. Jego praca tam jest również godna uwagi ze względu na liczne nagrania amerykańskiej muzyki klasycznej w czasie jego kadencji, w tym płyt z utworami Henry’ego Cowella i Charlesa Ivesa. Prowadził także orkiestrę na tournée po Hiszpanii, Portugalii, Chinach i Szwajcarii. Ustąpił ze stanowiska głównego dyrygenta w 2000 roku.
Po odejściu z Saarbrücken Radio Symphony Orchestra, Stern założył IRIS Orchestra w Germantown, Tennessee, która specjalizuje się w wykonywaniu amerykańskiej muzyki współczesnej. Poza pracą z IRIS, często występował w Ameryce Północnej jako gościnny dyrygent wielu orkiestr symfonicznych, włączając w to serię koncertów w New York Philharmonic latem 2001 roku, Chicago Symphony Orchestra, Philadelphia Orchestra, Pittsburgh Symphony, Saint Louis Symphony Orchestra, Atlanta Symphony, Houston Symphony, Baltimore Symphony, Toronto Symphony, Ottawa’s National Arts Centre Orchestra, Cincinnati Symphony Orchestra, Montreal Symphony Orchestra, Indianapolis Symphony Orchestra i Washington, D. C. National Symphony Orchestra.C. Narodowa Orkiestra Symfoniczna. Rozpoczął również regularne występy na Aspen Music Festival. We wrześniu 2001 roku Stern poprowadził Wiedeńską Radiową Orkiestrę Symfoniczną na tournée po Chinach.
W marcu 2014 roku Michael Stern przeszedł do historii wraz z The Kansas City Symphony i Engage Mobile Solutions, gdy użyli czterech par Google Glass jednocześnie, aby nagrać wykonanie V Symfonii Beethovena.