Karir McCarthy dimulai pada akhir tahun 1990-an ketika dia mulai muncul di televisi dan film. Namun, dia mulai dikenal luas berkat perannya sebagai Sookie St. James dalam serial televisi Gilmore Girls (2000–2007). Setelah itu, dia memerankan Dena dalam sitkom Samantha Who? (2007–2009) dan menjadi bintang utama sebagai Molly Flynn dalam sitkom Mike & Molly (2010–2016), yang membuatnya memenangkan Primetime Emmy Award for Outstanding Lead Actress in a Comedy Series pada tahun 2011. McCarthy juga menjadi tuan rumah dalam acara Saturday Night Live (2011–2017), yang membuatnya memenangkan Primetime Emmy Award for Outstanding Guest Actress in a Comedy Series pada tahun 2017.
McCarthy mendapatkan pujian kritis atas penampilannya dalam film komedi Bridesmaids (2011), yang membuatnya mendapatkan nominasi Academy Award for Best Supporting Actress. Dia kemudian membintangi beberapa film komedi yang sukses secara komersial, termasuk Identity Thief (2013), The Heat (2013), Tammy (2014), St. Vincent (2014), Spy (2015), dan The Boss (2016). Pada tahun 2018, McCarthy mendapatkan pujian kritis atas perannya sebagai penulis Lee Israel dalam film biografi Can You Ever Forgive Me? (2018), yang membuatnya mendapatkan nominasi Academy Award for Best Actress. Dia juga telah membintangi miniseri drama Nine Perfect Strangers (2021) dan memerankan Ursula dalam film fantasi musikal The Little Mermaid (2023).
Selain menjadi seorang aktris, McCarthy juga merupakan seorang penulis naskah, produser, dan perancang busana. Dia dan suaminya, Ben Falcone, adalah pendiri perusahaan produksi On the Day Productions, di bawahnya mereka telah bekerja sama dalam beberapa film komedi, termasuk Life of the Party (2018), Super Intelligence (2020), dan Thunder Force (2021). Pada tahun 2015, McCarthy meluncurkan lini pakaian miliknya sendiri untuk wanita berukuran besar, yang diberi nama Melissa McCarthy Seven7. Dia juga menerima bintang film di Hollywood Walk of Fame. McCarthy telah menerima banyak penghargaan dan pengakuan atas kontribusinya di dunia hiburan, termasuk dua Primetime Emmy Awards dan beberapa nominasi Academy Awards dan Golden Globe Awards. Pada tahun 2016, majalah Time menobatkannya sebagai salah satu dari 100 orang paling berpengaruh di dunia, dan dia juga sering muncul dalam daftar aktris dengan bayaran tertinggi di dunia. Pada tahun 2020, The New York Times menempatkannya pada peringkat ke-22 dalam daftar 25 Aktor Terbesar Abad ke-21.