Sa passion pour l'expression vocale la pousse à se consacrer à la direction en résidence du chant au Centre de musique baroque de Versailles[5]. Elle enseigne au Conservatoire national supérieur de musique de Paris[6]de 1990 à 2002, où elle donne des cours d'écriture, de musique vocale et de répertoire baroque.[réf. nécessaire] Elle travaille également auprès de Daniel Harding et Claudio Abbado avant qu'elle ne décide définitivement de devenir cheffe d'orchestre grâce à Simon Rattle[7].
En 2000, elle fonde son propre ensemble de musique baroque, Le Concert d'Astrée[14]. L'orchestre se produit aussi bien dans Rameau ou Monteverdi que dans Purcell ou Haendel. L'ensemble multiplie les représentations, autant en France (Paris, Caen) qu'à l'étranger (Salzbourg, Londres, Amsterdam, Vienne, Bruxelles, Prague, États-Unis)[15]. Son succès est couronné en 2003 par une Victoire de la musique classique récompensant le meilleur ensemble de l'année. En 2004, l'orchestre s'installe en résidence à l'opéra de Lille[14]. La même année elle dirige au Théatre des Champs ElyséesDavid et Jonathas de Marc-Antoine Charpentier.
En 2005, pour poursuivre son projet avec son orchestre, Haïm crée le chœur du Concert d'Astrée qui se joint à l'orchestre sur divers projets[16]. Lors des productions lyriques scéniques, Haïm et Le Concert d'Astrée collaborent avec de grands noms de la mise en scène comme Robert Wilson, Robert Carsen ou Sandrine Anglade[17]. Parmi les versions scéniques dirigées par Emmanuelle Haïm, on peut citer Hippolyte et Aricie de Rameau[18] ou Les Noces de Figaro[19].
En 2001, Le Concert d'Astrée signe un contrat d'exclusivité avec le label Virgin Classics[16]. Les enregistrements sont récompensés à plusieurs reprises par la critique : en France, par les Victoires de la musique classique (Lamenti, meilleur enregistrement en 2009, Carestini, The Story of a Castrato, meilleur enregistrement en 2008)[20] comme à l'étranger. L'enregistrement Dido and Aeneas reçoit, en 2003, le Prix Echo (Allemagne)[4].
En 2013, elle dirige à l'Opéra de Dijon Actéon H.481 de Marc-Antoine Charpentier (mise en scène de Damien Caille-Perret). Pour la saison 2013-2014, elle dirige La finta giardiniera dans une mise en scène de David Lescot[24]. Lors de la saison 2014-2015, elle dirige Castor et Pollux de Rameau[25]. En 2015-2016, elle présente Mithridate de Mozart avec entre autres Patricia Petibon, Sabine Devieilhe, Michael Spyres et Cyrille Dubois[26].
La saison 2018-2019 voit la création à Lille dans une mise en scène de Jean Bellorini de Rodelinda (Haendel) et de Les Boréades (Rameau) dans une mise en scène de Barrie Kosky à Dijon. En , elle présente le semi-opéraThe Indian Queen de Henry Purcell dans une mise en scène de Guy Cassiers[29].
Le , Emmanuelle Haïm est nommée au grade de chevalier dans l'ordre national de la Légion d'honneur au titre de « chef d'orchestre, claveciniste ; 21 ans d'activités artistiques »[30] puis faite chevalier le [31]. Elle est promue au grade d'officier le au titre de « cheffe d'orchestre, claveciniste, fondatrice d'un ensemble musical. »[31].
Le , elle est nommée au grade d'officier dans l'ordre national du Mérite au titre de « chef d'orchestre ; 31 ans de services »[32].
Le , elle est promue au grade de commandeur de l'ordre des Arts et des Lettres au titre de « Cheffe d'orchestre, fondatrice d’un ensemble musical, claveciniste »[33].
2004 : Monteverdi : L'Orfeo, Virgin Classics (avec I. Bostridge, Patrizia Ciofi, Alice Coote, N. Dessay, V. Gens, European Voices et Le Concert d'Astrée)
2005 : Haendel : Delirio, Virgin Classics (avec N. Dessay et Le Concert d'Astrée)
2007 : Haendel : Il trionfo del Tempo e del Disinganno, Virgin Classics (avec N. Dessay, Ann Hallenberg, Sonia Prina, Pavol Breslik et Le Concert d'Astrée)
2007 : Carestini, The Story of a Castrato, Virgin Classics (avec Philippe Jaroussky et Le Concert d'Astrée)
2008 : Bach : Cantates BWV 51, 82a, 199, Virgin Classics (avec N. Dessay et Le Concert d'Astrée)