Kvinnorna mellan 18 och 29 år har rekryterats i sociala medier.
Fem av dem lever nu med IS-militanter i konfliktområdena, enligt en särskild utredning av Victoriapolisen.
Sedan mitten av 2014 har oron ökat för australiensare som ska till Mellanöstern för att kämpa för IS.
Regeringen kommer snart att införa lagstiftning som gör det möjligt för den att beröva dubbla medborgare som strider i Irak eller Syrien deras australiska medborgarskap.
Människor som arbetar i Australien för att stödja militanta grupper kommer också att bli föremål för förändringarna.
Task Force Pax bildades i april för att övervaka viktorianer som tros vara inblandade i rebeller.
Tjänstemän från arbetsgruppen berättade för lokala medier på fredag att ytterligare fyra Melbourne kvinnor gjorde det så långt som till Turkiet innan de vände tillbaka av myndigheterna.
Den ena stoppades av tulltjänstemännen i Australien, medan den andra förblev oredovisad.
De unga kvinnorna är alla från Melbournes norra och sydöstra förorter.
Biträdande polismästare Tracy Linford sa att två rättspsykologer hade varit inbäddade i arbetsgruppen för att hjälpa utredare att förstå varför de unga kvinnorna försökte gå med i IS.
"Användningen av psykologer ger oss en mycket mer omfattande riskbedömning och hjälper också till att identifiera tidiga interventionsmöjligheter", sade hon.
"Detta ger oss chansen att fokusera på att identifiera de ungdomar som löper störst risk för radikalisering och att ta kontakt med dem eller deras familjer direkt."
Lokala medier rapporterade att en av kvinnorna var 21-årig Zehra Duman, som påstås ha rest utomlands i december för att ansluta sig till Mahmoud Abullatif, en Melbourne man trodde att vara en islamisk extremist.
Hon reste till Syrien utan föräldrarnas vetskap, rapporterade tidningen The Age.
Man tror att Abullatif dödades under striderna med IS i januari, men Duman har ännu inte återvänt hem.
Polisen sa att de unga kvinnorna såldes en romantisk syn på livet med IS, och hade ljugit för sina familjer om sina resplaner.
Myndigheterna varnade föräldrar och vänner till unga kvinnor för lockelsen från IS, och de sade att kvinnorna kunde hamna i arrangerade äktenskap eller tvingas till sexuellt slaveri i Mellersta Östern.
"Vår intelligens säger oss att dessa kvinnor går över dit för att träffa sina partner, för att gifta sig med någon i ett arrangerat äktenskap eller drivas in i sexuell träldom," Biträdande kommissionsledamot Linford berättade reportrar.
Tidningen Herald Sun sade att mor Dullel Kassab var en annan av kvinnorna som identifierades av polisen.
Den australiska regeringen tror att minst 100 australier slåss med militanta grupper i Mellanöstern.
Ytterligare 150 personer i Australien är kända för att stödja sådana grupper, medan Australiens underrättelsetjänst, Australian Security Intelligence Organisation (ASIO), undersöker omkring 400 högprioriterade terroristfall.
Så många som 12 unga kvinnor har försökt lämna Melbourne för att ansluta sig till den islamiska statens (IS) militanta grupp, enligt australiska polisen.