W 1956 powróciła na estradę i do studia nagraniowego. Sprawił to Dizzy Gillespie, który przekonał ją do wzięcia udziału z jego big-bandem w światowym tournée organizowanym przez Departament Stanu i powtórzonym w 1957. Zaaranżowała wtedy dla orkiestry m.in. utwory Annie's Dance, My Reverie, Stella by Starlight i The Gypsy, które w jej orkiestracji zyskały duże uznanie i znalazły się na płytach. Wraz z big-bandem Gillespie’ego wykonała je także na Newport Jazz Festival ’57. Ponadto zagrała wówczas na puzonie pamiętne solo w utworze Cool Breeze. W 1958 założyła kwintet kobiecy, występując z nim w Nowym Jorku i na Bermudach. W kolejnym roku nagrała jako liderka album Melba Liston and Her ’Bones, który jest jej najbardziej cenionym dokonaniem fonograficznym. W 1959 odwiedziła również Europę z orkiestrą Quincy’ego Jonesa, byłego trębacza Gillespie’ego, sformowaną specjalnie na potrzeby przedstawienia Free and Easy. Przedsięwzięcie okazało się na tyle nieudane, że niektórzy muzycy nie mieli pieniędzy na powrót do kraju.