Ses incursions dans la musique contemporaine ont commencé en 2000, avec son album Through the Looking Glass dans lequel Mullova propose un mélange intéressant de musiques du monde, jazz et pop, arrangés pour elle par Matthew Barley. Elle s'est intéressée aux œuvres de jeunes compositeurs comme Fraser Trainer et Thomas Larcher. Enfin, son CD The Peasant Girl, enregistré avec le Matthew Barley Ensemble, confirme sa conception très riche de la musique, prenant ses racines aussi bien dans le classique, que dans la musique tzigane et le jazz. En août 2011, ce projet a donné lieu à une performance au BBC Late Night Proms et à des concerts en Russie, à Paris, en Allemagne, en Italie et au Royaume-Uni.
Sa prédilection pour une approche de la musique qui soit avant tout authentique la conduit à des collaborations avec des orchestres sur instruments anciens tels le Orchestra of the Age of Enlightenment, Il Giardino Armonico, Venice Baroque et l'Orchestre Révolutionnaire et Romantique. Elle collabore notamment avec le claveciniste Ottavio Dantone, ce qui, lors d'une leur tournée ensemble, avait inspiré Tim Ashley à écrire dans le Guardian : «Ecouter Mullova jouer Bach c’est tout simplement une des plus grandes expériences jamais vécues ». Par ailleurs, son enregistrement des Sonates et partitas pour violon solo de Bach représente un jalon important dans le parcours personnel qu’elle a entrepris dans ce genre musical. En effet, cet enregistrement a reçu 5 étoiles de la critique internationale, un succès qui a poussé Viktoria Mullova à se lancer dans le vaste projet, d’envergure mondiale, d’une série de récitals de Bach.
La richesse de ses influences musicales a été accueillie dans des résidences d'artistes de grande envergure, y compris la Southbank de Londres et le Konzerthaus de Vienne. En outre, en 2010/2011, Mulllova est « Artist in Focus » du London Symphony Orchestra, ensuite, en 2011/12, artiste en résidence à l'Auditorium du Louvre à Paris et au Musikfest Brême.
En récital, Mullova joue régulièrement avec Katia Labèque et a récemment formé un duo avec Kristian Bezuidenhout (pianoforte), avec qui elle a enregistré les sonates de Beethoven. Très réputée sur la scène internationale, elle apparaît régulièrement avec de grands orchestres et sous la direction des plus grands chefs, dont Esa-Pekka Salonen, Robin Ticciati, Paavo Järvi et Mikhail Pletnev.
Son abondante discographie chez Philips Classics lui a valu de nombreux prix prestigieux. Pour son enregistrement des concertos de Vivaldi avec Il Giardino Armonico, sous la direction de Giovanni Antonini, elle a remporté le Diapason d'Or 2005, et sa version la plus récente de l’Opus 12 n° 3 de Beethoven et des sonates de Kreutzer, avec Kristian Bezuidenhout, a a été très bien accueilli par la critique. Sa discographie inclue également l'Octuor de Schubert avec le Mullova Ensemble, Récital avec Katia Labèque, les sonates de Bach enregistrées avec Ottavio Dantone ainsi que les 6 Sonates et partitas pour violon solo de Bach.
