Po powrocie do USA Maria Tallchef została jedną z gwiazd nowo powstałego New York City Ballet. Stworzona specjalnie dla niej przez Balanchine'a (z którym rozwiodła się, ale pozostała związana zawodowo) trudna technicznie rola w Ognistym ptaku do muzyki Igora Strawinskiego przyniosła jej w 1949 roku sławę primabaleriny i uznanie w świecie baletu. Podobnie żywiołowa i wymagająca rola Tallchief w Dziadku do orzechów uczyniła w 1954 roku z tego zapomnianego baletu Piotra Czajkowskiego najpopularniejsze przedstawienie baletowe. Jej inne wybitne kreacje baletowe z tego okresu to m.in. szybkie, pełne pasji i popisów technicznych występy solowe w Jeziorze łabędzim i Orfeuszu.
Z nowojorską sceną baletową Maria Tallchief była związana do 1964 roku, występując gościnnie także w przedstawieniach baletowych m.in. w Chicago, San Francisco, Danii, Niemczech, Japonii i Ameryce Południowej. Jako solistka Ballet Russe de Monte Carlo otrzymywała w połowie lat 50. niespotykaną wówczas w balecie gażę w wysokości 2000 dolarów tygodniowo. W 1960 roku, jako pierwsza amerykańska tancerka, wystąpiła – u boku sławnego duńskiego tancerza Erica Bruhna – na deskach moskiewskiego Teatru Bolszoj.