A fim de conseguir levar o álbum em uma nova direção, Carey e Afanasieff procuraram produtores novos e inovadores, assim como alguns álbuns anteriores de Carey. Kenneth "Babyface" Edmonds começou a trabalhar com Carey no Music Box, onde ele ajudou a produzir as algumas faixas mais suaves e melodiosas, bem como sendo parte do processo de composição. Letristas adicionais e produtores foram Robert Clivilles e David Cole (a dupla também conhecida como C+C Music Factory) e Daryl Simmons. Enquanto o álbum contou com uma gama de diferentes produtores musicais talentosos, a maior parte das composições foi feito por Carey e seu parceiro de escrita, Walter Afanasieff. Em projetos futuros, que continuariam escrevendo material para álbuns de Carey, até sua liberação em Rainbow (1999), onde está ausente dos créditos.

Quatro singles foram lançados do álbum. Os três primeiros, "Dreamlover", "Hero" e "Without You", transformaram-se em número um em todas as paradas musicas de singles do mundo, este último tornando-se o maior singçe em gráficos internacional de sua carreira. "Without You" tornou-se número um primeiro, Carey é única na maioria dos mercados europeus e alcançou os três primeiros nos Estados Unidos. Para promover o Music Box, Carey embarcou em uma turnê curta, mas bem sucedida Music Box, que viajou para as cidades selecionadas da América do Norte. Carey foi nomeada para Melhor Performance Pop Vocal Feminina por "Dreamlover" no Grammy Awards 1994 e recebeu a nomeação para a mesma "Hero" no Grammy Awards 1995, embora ela não tendo ganhado ambas.