Operaverket hans L’amore dei tre re, skrevet i 1913, startet karrieren hans og gjorde det mulig for ham å vie seg til komponering. L’amore dei tre re, som ble uroppført i 1913 på La Scala, ble ikke del av standardrepertoaret for operahusene, men ble ganske ofte fremført av store sangere som Ezio Pinza, Cesare Siepi, Lucrezia Bori, Grace Moore, Rosa Ponselle eller Anna Moffo.
Operaen La nave ble uroppført i Milano i 1918. I 1919 besøkte han USA, og dirigerte den amerikanske premieren på La nave ved Chicago Opera Association 18. november. Han bodde i Sør-California fra 1939 og markerte Italias overgivelse med Italia mia (1944), men reiste seinere ofte til Italia. Han vendte tilbake permanent i 1949 og døde i Vigasio tre år seinere.
Som komponist, ble Montemezzi beundret for å kombinere det tradisjonelt italiensk lyriske med en wagnerisk tilnærming til bruken av orkesteret i opera, med instrumental fargelegging påvirket av verkene til Debussy.[9]
