Michele w latach 2009-2015 grała w serialu Glee, emitowanym przez stację FOX, w roli gwiazdy chóru szkolnego Rachel Berry. Odcinek pilotażowy został wyemitowany 19 maja 2009 roku. Michele zdobyła nagrodę Gildii Aktorów Ekranowych za wybitne osiągnięcia zespołu i w 2009 roku Satelitę dla najlepszej aktorki w serialu komediowym. Otrzymała również nominację do nagrody Emmy, dwie nominacje do Złotego Globu (2010, 2011) i nagrodę Teen Choice Award za tę rolę. Jej cover The All-American Rejects "Gives You Hell" znalazł się w pierwszej 40 na liście Billboard 200.
W 2010 roku Michele została umieszczona na liście "100 najbardziej wpływowych osób na świecie". Również w 2010 FHM umieścił ją 7. miejscu "Listy najseksowniejszych kobiet". Michele została umieszczona przez magazyn People na liście "Najlepiej ubranych 2010". Poza tym zdobyła tytuł "Najbardziej stylowej gwiazdy" przyznany przez E!