Con el paso de los años, y con la idea de organizar un grupo musical, conoció a Emilio Estefan, con él volvería a coincidir semanas después de dicho grupo. Tras varios conciertos, el nombre del grupo cambió por el de "Miami Sound Machine".
En 1977, el grupo lanzó su primer álbum titulado Renacer/Live Again, con el que consiguieron su primer éxito titulado Renacer. Figuró durante 16 semanas en el puesto Nº 1 de las principales canciones latinas (Top Latin) de la publicación Billboard de Estados Unidos a pesar de no ser internacionales en ese entonces su música sonaba en Perú y Chile.

Gloria y Emilio se casaron en 1978, adoptando según la ley estadounidense el apellido de su esposo. En 1980 nació el primer hijo de la pareja, Nayib Estefan. Ese mismo año, falleció el padre de Gloria.

Después de su primer álbum Renacer, comenzaron a publicar sus primeros trabajos en 1978 'Miami Sound Machine', en 1979 'Imported', y en 1980, 'MSM' titulado como el disco lanzado en 1978 'Miami Sound Machine'del disco MSM salio la cancion "Regresa a mi" con este un video. En estos discos se mezclaban sonidos latinos con letras en castellano y en inglés. En 1981 la discográfica transnacional CBS (hoy llamada SonyBMG) les ofreció un contrato con el que se dieron a conocer por toda Latinoamérica y publicaron varios discos más con la agrupación Miami Sound Machine.

En 1981 Publicaron "Otra Vez", en 1982 "Rio" y en 1983 " A toda Máquina" canciones como "No sera facil","Regresa a mi","Otra vez","Me enamore otra vez","Dinguili Bangui", "A toda máquina", "Yo quiero bailar" fueron éxitos de ella antes "Dr Beat" en Latinoamérica.

En 1984 salió el disco Eyes of Innocence, del cual se extrajo el tema Dr. Beat que fue un éxito a nivel mundial ganándose, de paso, al mercado del Holanda. El disco llegó a la posición 20 de los álbumes más vendidos en este país, el disco vendió con una cifra aproximada de un millón de copias.

En 1985 lanzó Primitive Love de donde salió el tema Conga, Bad Boy entre otros. El álbum fue tan exitoso como el anterior pues se vendieron aproximadamente 5 millones de copias. Gracias a este álbum Gloria ganó dos premios American Music en 1986 el disco llegó a ser el #1 en ventas en los discos de los latinos en Estados Unidos y 21 en la lista oficial que permaneció por mucho tiempo hasta que la certificaron con triple disco de platino en este país.

En 1987 se lanzó Let it Loose, fue #1 en dos países y obtuvo el puesto 101 entre los mejores discos de la historia realizados por una artista femenina. Los sencillos 1-2-3 y Rhythm is Gonna Get You lideraron el primer lugar en el listado US Hot Latin Tracks y el sencillo Anything For You llegó a la posición número 1 en el listado Hot 100 de la publicación Billboard y convirtiéndose así en una de las mejores canciones románticas a nivel mundial el disco vendió 7 millones en todo el mundo.

Después de una recuperación lenta, Gloria regresó a su carrera como solista lanzando su segundo disco Into the Light. El sencillo Comming Out of the Dark (titulado en castellano, Desde La Oscuridad) llegó a la posición No.1 en el Billboard Hot 100, logrando su segundo No.1 en Estados Unidos. Los sencillos "Can't Forget You" y "Live for Loving You" ocuparon el segundo lugar el Billboard Adult Contemporany. En 1991 inicia el "Into The Light World Tour" visitando lugares como: Estados Unidos, Reino Unido, Japón, Holanda, España, Alemania, Australia, Tailandia, Malasia, Filipinas y América Latina. En total visitó 29 países con más de 100 conciertos a los que asistieron más de 10 millones de personas, la gira el disco vendió 3.8 millones..