Matilda Sterby har sedan hon gick ut Operahögskolan i Stockholm 2019 snabbt etablerat sig både i Sverige och internationellt. På GöteborgsOperan har hon sjungit Ellen Orford i Peter Grimes,
Micaëla i Carmen, Marenka i Brudköpet och Fiordiligi i den streamade föreställning av Così fan tutte våren 2020.
Säsongen 2024/25 har Sterby sjungiit Fiordiligi i Così fan tutte på Malmö Opera där hon förra säsongen debuterade i rollen Donna Anna. Hon har även gästat Volksoper Wien där hon sjungit Grevinnan i Figaros bröllop och Magda i La Rondine. Säsongen 2022/23 sjöng hon Mimi i La bohème och Micaëla i Carmen på Badisches Staatstheater Karlsruhe. Hon har tidigare sjungit Grevinnan i Figaros bröllop vid Stadttheater Klagenfurt i Österrike och på Hannover Staatsoper.
År 2019 gjorde Sterby sin professionella debut som Grevinnan i Figaros bröllop på Läckö Slott, dit hon återvände 2022 för rollen som Amanda i Werles Tintomara.
Matilda Sterby har mottagit stipendium från Svenska Wagnersällskapet samt Kungliga musikaliska akademien. 2021 tilldelades hon andra pris i tävlingen Havets Röst, 2022 vann hon första pris i Hjördis Schymberg Award för unga nordiska operasångare. År 2024 var hon en av tre finalister i Solistpriset. Hon tilldelades även första pris i Wilhelm Stenhammar International Music Competition samt blev 2024 års Birgit Nilsson-stipendiat.