Vào năm 2011, Maldonado đã được liên lạc với cô bạn học cấp ba Scott Hoying, người muốn thành lập một nhóm cho cuộc thi a cappella của NBC The Sing-Off. Maldonado đồng ý tham gia nhóm, trong đó có cả Mitch Grassi, một người bạn cấp ba khác của cô. Họ cùng nhau thành lập một nhóm cappella Pentatonix cùng với Avi Kaplan và Kevin Olusola. Nhóm đã tham gia và cuối cùng đã giành chiến thắng trong mùa thứ ba của The Sing-Off.[9] Kể từ đó, họ đã phát hành một số album và EP, đạt 13 triệu người đăng ký YouTube và hơn 2 tỷ lượt xem YouTube và lưu diễn khắp thế giới. Là một thành viên của Pentatonix, Maldonado đã giành được ba giải Grammy.[10] Vào ngày 8 tháng 2 năm 2015, Pentatonix đã giành được một giải Grammy trong hạng mục "Sắp xếp hay nhất, Nhạc cụ hay cappella " cho bài hát "Daft Punk" của họ, một hỗn hợp các bài hát của Daft Punk.[11] Vào ngày 15 tháng 2 năm 2016, Pentatonix đã giành được một giải Grammy cùng hạng mục, lần này là cho "Dance of the Sugar Plum Fairy" từ album "That Christmas to Me" của họ.[12] Vào ngày 12 tháng 2 năm 2017, Pentatonix đã giành được một giải Grammy trong hạng mục "Trình diễn bộ đôi/nhóm nhạc đồng quê hay nhất" cho "Jolene" có sự góp mặt của Dolly Parton.[13]