Après des années moins fastes, elle avait fait un beau retour sur grand écran au début des années 2 000. En 2004, sa prestation dans 36 quai des Orfèvres, d’Olivier Marchal lui vaut une nomination aux César et relance sa carrière avec un passage par la case des comédies populaires et des trois volets de Camping où elle formait un couple du tonnerre avec Claude Brasseur. Ce qui ne l’empêcha pas de revenir au cinéma d’auteur et d’être remarquée pour le rôle de Thérèse dans Les Toits de Paris, d’Hiner Saleem avec Michel Piccoli en 2007.`Son dernier film a marqué les salles : Maison de retraite, comédie avec Kev Adams et Gérard Depardieu (entre autres) a été un des rares films français à dépasser les 2 millions d’entrées en 2022.

Quand elle avait abandonné le piano à 15 ans, un instrument qu’elle avait commencé à apprendre avec Yves Nat et Marguerite Long, et quand elle renonça à une carrière de concertiste, Mylène Demongeot s’est lancé un sacré défi. Son audace a été payé de retour sur grand et petit écran.`