Po powrocie do Stanów Zjednoczonych Maltby studiowała fizykę matematyczną u na w latach 1899–1900.
W 1900 roku Maltby objęła stanowisko wykładowczyni chemii w Barnard College – żeńskiej uczelni w Nowym Jorku – licząc na możliwość późniejszego nauczania fizyki. W 1903 roku zatrudniono Marie Reimer i powierzono jej kierowanie nauczaniem chemii, a Maltby zaczęła wykładać fizykę. Maltby angażowała się w organizację i rozwój katedry fizyki, przez co na badania miała niewiele czasu, choć w latach 1909–1910 przebywała na urlopie naukowym w Laboratorium Cavendisha w Cambridge. W Barnard Maltby przechodziła kolejne szczeble kariery: fizyki (1903–1910), (1910–1913), a następnie (1913–1931). W tym ostatnim okresie kierowała także katedrą. Pracując w Barnard, Maltby aktywnie uczestniczyła w życiu uczelni, m.in. działała w grupach studenckich, zasiadała w jury konkursów i organizowała popołudniowe herbatki dla kadry. Wprowadziła również jeden z pierwszych akademickich kursów poświęconych fizyce muzyki.