1951-ben az Operaházkorrepetitorává, majd 1957-ben karmesterévé nevezték ki. Hamarosan ő lett az Operaház egyik legtöbbet foglalkoztatott dirigense. Legkiemelkedőbb sikereit Mozart operáinak vezénylésével érte el, de számos jelentős zenemű felújításának és bemutatójának is irányítója volt. A kortárs művek sorában az ő nevéhez fűződik Mihály András: Együtt és egyedül (1967) és Ránki György: Az ember tragédiája (1969) c. operájának ősbemutatója. Ő irányította Monteverdi: Poppea megkoronázása c. operájának magyarországi bemutatóját (1968).
A Római Rádió 1969-ben Erdélyi Miklós vezényletével rögzítette ProkofjevHáború és béke c. zeneművét. 1979-1982 között a Holland Rádió Szimfonikus Zenekarának állandó vendégkarmestere volt. 1986-tól a tokiói Jomiuri Nippon Szimfonikus Zenekar állandó vendégkarmestereként is működött.
Erdélyi Miklós előadásmódját aprólékos zenei kidolgozottság és líraiság jellemezte. Szakmai felkészültsége, muzikalitása, zenetörténeti és irodalmi tájékozottsága, zenei stílusismerete a legkiválóbb, legsokoldalúbb magyar karmesterek közé emelte. Munkásságát 1960-ban Liszt Ferenc-díjjal, 1975-ben Kossuth-díjjal ismerték el. 1967-ben megkapta az érdemes művész, 1985-ben a kiváló művész címet is.