Từ năm 1991 đến năm 1999, bà làm bè trưởng viola trong Dàn nhạc thính phòng quốc tế XXI tại Nga.[5] Năm 1994, Nguyệt Thu tốt nghiệp xuất sắc trung cấp âm nhạc và tiếp tục thi vào Nhạc viện Tchaikovsky với số điểm cao nhất,[4] qua đó trở thành du học sinh đầu tiên của Việt Nam học chuyên ngành viola tại Nhạc viện Tchaikovsky.[2] Sau 5 năm học tập dưới sự dẫn dắt của giáo sư Yuri Abramovich Bashmet, bà tốt nghiệp loại xuất sắc, trở thành nghệ sĩ viola quốc tế và tham gia biểu diễn nghệ thuật tại nhiều nước trên thế giới.[4]

Nguyệt Thu đã giành được giải "Tiết mục biểu diễn nhạc J.C Bach xuất sắc nhất" trong Cuộc thi Viola quốc tế tại Anh năm 1995-1997, đồng thời làm thành viên tham gia tứ tấu đàn dây "Glazunov” với giáo sư Belinsky từ năm 1996 đến 1999.[5] Năm 2009 đến 2011, Nguyệt Thu là giáo viên âm nhạc tại Trường Âm nhạc Mandeville của Singapore.[5] Nguyệt Thu cũng đã sở hữu đến 2 bằng thạc sĩ chuyên ngành Giáo dục Nghệ thuậ tở Nga và Hà Lan.[6]

Ngày 11 tháng 10 năm 2014, Nguyệt Thu tham gia buổi hòa nhạc đặc biệt nằm trong khuôn khổ Festival Âm nhạc mới Á – Âu diễn ra tại hang Đầu Gỗ thuộc quần thể Vịnh Hạ Long.[7] Sau 26 năm sinh sống và làm việc tại nước ngoài, Nguyệt Thu đã quyết định trở về Việt Nam với lý do phụng dưỡng cha mẹ già yếu và tiếp tục phát triển ngành viola tại Việt Nam đồng thời thành lập nhóm tứ tấu Apaixonado.[8]

Đầu tháng 4 năm 2016, Nguyệt Thu và nhóm tứ tấu Apaixonado tham gia đêm nhạc "Màu xanh yêu thương" tổ chức tại Học viện Âm nhạc Quốc gia Việt Nam, là sự kiện đồng hành với trẻ tự kỷ thông qua nhiều hoạt động của các nghệ sĩ và hãng thời trang IVY moda.[9] Đây cũng là chương trình được tổ chức nhằm hưởng ứng ngày thế giới nhận thức về tự kỷ và có những tài năng trẻ tự kỷ tham gia chơi đàn và hát.[10] Tuy vậy trước đó, có thông tin cho rằng Nguyệt Thu đã chi trước 40 triệu trong hợp đồng hơn 110 triệu để nhờ một công ty truyền thông ở Hà Nội tổ chức chương trình nghệ thuật này tại Nhà hát Lớn Hà Nội nhưng không thành công.[11] Cũng trong năm 2016, Nguyệt Thu đã tổ chức biểu diễn tại buổi gặp gỡ cùng Nguyễn Thế Vinh, người được xem là thần đồng nhưng cũng mắc hội chứng tự kỷ.[12] Cuối năm, Nguyệt Thu làm thành viên khách mời bè viola của nhóm Tứ tấu Hoa Sen tham gia đêm nhạc cổ điển trong Viện Pháp tại Hà Nội.[13]

Năm 2017, Nguyệt Thu tiếp tục tổ chức chuỗi đêm nhạc cho cộng đồng tự kỷ, bao gồm chương trình hòa nhạc "Ngày trở về" (31 tháng 3), "Màu xanh yêu thương – Ngày cho con" (2 tháng 4) và "Nghệ thuật yêu thương"  (ngày 6 tháng 4). Ba chương trình đều diễn ra tại Phòng Hòa nhạc lớn của Học viện Âm nhạc Quốc gia Việt Nam với một số nghệ sĩ nước ngoài và quốc tế.[14] Mọi kinh phí thu được từ chương trình đều dành cho trẻ tự kỷ có năng khiếu về âm nhạc.[15] Ngày 19 tháng 10 cùng năm, Nguyệt Thu tham gia dự tuyển vào bè viola của Dàn nhạc giao hưởng Mặt trời dù trước đó bà đã từng là bè trưởng viola của 8 dàn nhạc trên thế giới như Hà Lan, Tây Ban Nha, Nga, Bồ Đào Nha, Singapore, Malaysia, Thuỵ Điển, Brazil.[16][17]

Năm 2018, Nguyệt Thu tổ chức đêm hòa nhạc mang tên "Khát vọng" cùng nhạc sỹ - nghệ sĩ piano Trần Lưu Hoàng tổ chức tại Nhạc viện Thành phố Hồ Chí Minh. Đêm nhạc quyên góp tiền để ủng hộ một mái ấm, nơi nuôi dưỡng các trẻ em khiếm thị tại quận Bình Tân.[18] Cuối năm 2020, Nguyệt Thu ra mắt chương trình ca nhạc "Thế giới nước" trong đó bà sử dụng tới hai lớp màn sân khấu, kết hợp hiệu ứng hình ảnh, âm thanh và ánh sáng để minh họa cho câu chuyện về thiên nhiên bị tàn phá và số phận nhỏ bé của con người trước thiên tai.[19][20] “Thế giới Nước” nằm trong chuỗi dự án nghệ thuật của tổ chức thiện nguyện Thiên sứ.[19]

Năm 2021, thời điểm Đại dịch COVID-19 có diễn biến nặng ở tỉnh Bắc Giang, Nguyệt Thu và nhóm tứ tấu Apaxionado cùng một số nghệ sĩ khác đã cùng biểu diễn trong một buổi phát trực tiếp quyên góp từ thiện.[21] Ngày 14 tháng 10 năm 2022 tại Hà Nội, Nguyệt Thu tham gia Câu lạc bộ Doanh nhân Bảo tồn di sản văn hóa tổ chức chương trình Giới thiệu dự án "Pneuma – Hơi thở cuộc sống", chuỗi sự kiện xúc tiến thương mại, nghệ thuật, đào tạo thúc đẩy sự chuyển đổi số tại Việt Nam.[22][23]