В 1863 Федотова была зачислена в труппу Малого театра, а к концу 1860-х годов стала ведущей актрисой на роли молодых героинь. Федотова уделяла большое внимание технике сценической игры мимике, голосоведению, жестам. В числе дарований Федотовой, «великого живописца сцены», открытость чувства и живость его проявлений, пластичность и изящество переходов, удивительная выразительность походки, жестов, богатейшая палитра печали и озорства, игривости и кокетства, грусти и лукавства, мягкости и нежности. Наиболее полного расцвета талант Федотовой достигает в 1870-е годы, после перерыва (18701872), вызванного болезнью из-за пережитой семейной драмы и разрыва с мужем. Художественный диапазон артистки был необыкновенно широк. С равным успехом ей удавались роли в трагедиях, комедиях, бытовых мелодрамах и романтических драмах. В числе ее лучших ролей Марьица (Каширская старина Д.В.Аверкиева, 1871), Лиза (В осадном положении В.А.Крылова, 1875), Медея (Медея В.П.Буренина и А.С.Суворина, 1883) и др.
В пьесах А.Н.Островского Федотова создала галерею «национальных типов» русских женщин, легко отдающихся чувствам, и по признанию современников считалась одной из лучших актрис театра Островского. В его произведениях Федотова исполнила 29 ролей, многие (Снегурочка, Василиса Мелентьева и др.) были предназначены актрисе самим драматургом. Первая и наиболее значительная роль Федотовой в репертуаре Островского Катерина в Грозе. Исполнив эту роль впервые в 1863, Федотова играла ее в течение 35 лет. Роли Василисы Мелентьевой (Василиса Мелентьева, 1868), Параши (Горячее сердце, 1869), Лидии Чебоксаровой (Бешенные деньги, 1870), Кручининой (Без вины виноватые, 1884) по праву признаны лучшими в репертуаре актрисы. Ей удавались и другие образы русской и мировой классической драматургии Софья (Горе от ума А.Грибоедова, 1864), Наташа (Русалка А.Пушкина, 1865), Беатриче (Много шума из ничего У.Шекспира, 1865), Катарина (Укрощение строптивой, 1871), донна Анна (Каменный гость Пушкина, 1877), Наталья Петровна (Месяц в деревне И.Тургенева, 1881), Лидочка (Дело А.Сухово-Кобылина, 1882), Елизавета (Мария Стюарт Фр.Шиллера, 1886) и др.
В пьесах Шекспира Федотову привлекали образы властных женщин, полных сил, активности, радости жизни и творческой энергии. Менее всего ей удавались натуры пассивные и жертвенные. В роли Клеопатры (Антоний и Клеопатра Шекспира, 1887), выделяя восторженную силу любви своей героини, артистка прекрасно передавала и коварство, ироническое подтрунивание и даже ерничанье «демонической» восточной царицы. Среди ее прославленных героинь леди Макбет (Макбет, 1890), мистрисс Форд (Виндзорские проказницы, 1890), королева (Цимбелин, 1891), Волумния (Кориолан, 1902).
С начала 1880-х годов Федотова переходит на возрастные роли, все чаще играет роли старух, матерей, пожилых женщин. Играя Звездинцеву (Плоды просвещения Л.Н.Толстого, 1891), Федотова показала надменную и брезгливую барыню, в чьем грассировании, наглом тоне и пренебрежении ко всем сквозила неколебимая уверенность в своей правоте. В роли Мурзавецкой (Волки и овцы, 1894) особенно ярко выявлялся эгоизм, прикрытый тупым ханжеством.
По оценке Вл.И.Немировича-Данченко, участвуя в том или ином спектакле, актриса была занята не только своей ролью, но следила за всем спектаклем, добивалась ансамблевого звучания пьесы, помогала партнерам и по существу была режиссером спектакля. С середины 1880-х годов Федотова занялась педагогической деятельностью. К.С.Станиславский пригласил Федотову преподавать актерское мастерство в «Общество искусства и литературы». В 1905 из-за болезни ног Федотова оставила сцену, и только в 1912, празднуя 50-летний юбилей своей сценической деятельности в Малом театре, выступила в роли царицы Марфы в пьесе Островского Дмитрий Самозванец и Василий Шуйский.
Умерла Федотова в Москве 27 февраля 1925.
Гоян Г. Гликерия Федотова. М. Л., 1940
Зограф Н. Малый театр второй половины XIX века. М., 1960
Немирович-Данченко В.И. Речь на 50-летнем юбилее Г.Н.Федотовой, 8 января 1912 г.; О Г.Н.Федотовой. Из воспоминаний (1939). В кн.: Немирович-Данченко В.И. Рождение театра. М., 1989