Faits: A. Par décision du 30 août 2002 notifiée directement à M._, l'Office de l'assurance-invalidité pour le canton de Vaud (ci-après: l'office AI) lui a reconnu le droit à une demi-rente d'invalidité à partir du 1er janvier 1999. Interpellé par le conseil de l'assurée sur l'absence de décision rendue à l'égard de sa cliente, l'office AI a envoyé le 27 janvier 2003 à l'avocat une copie de la décision du 30 août 2002. Celui-ci s'est opposé à cette décision. Le 7 avril 2003, l'office AI a déclaré irrecevable l'opposition de l'assurée. B. B.a Saisi d'un recours de M._ contre la décision du 7 avril 2003, le Tribunal des assurances du canton de Vaud (aujourd'hui, Cour des assurances sociales du Tribunal cantonal vaudois) l'a admis; annulant la décision de l'administration, il lui a renvoyé la cause pour qu'elle statue sur l'opposition de l'assurée (jugement du 20 août 2003). B.b Conformément à ces instructions, l'office AI a, le 15 juillet 2004, rejeté l'opposition formée par l'assurée contre sa décision du 30 août 2002. M._ a déféré cette décision au Tribunal des assurances du canton de Vaud. Par jugement du 19 septembre 2007, celui-ci a rejeté le recours (ch. I du dispositif), décidé que "la décision attaquée est maintenue" (ch. II) et derechef renvoyé la cause à l'office AI pour que "celui-ci procède immédiatement à une révision dans le sens des considérants" (ch. III). En bref, sur la base d'une expertise mise en oeuvre en cours d'instance auprès du docteur P._, le Tribunal a retenu que l'état de santé de l'assurée s'était péjoré à partir du 1er janvier 2003. Il a considéré qu'il ne pouvait cependant statuer lui-même sur cette aggravation, parce qu'il avait à se fonder sur un état de fait arrêté au 30 août 2002, date de la décision administrative initiale qui constituait l'objet du recours formé devant lui. Partant, il a statué qu'il appartenait à l'office AI de procéder à une révision immédiate du cas en fonction des conclusions de l'expertise judiciaire. Ce jugement n'a pas été attaqué par les parties. B.c Le 31 juillet 2008, l'office AI a rendu une décision par laquelle il a alloué à l'intéressée une rente entière d'invalidité à partir du 1er juillet 2004. Statuant le 14 octobre 2009 sur le recours formé par l'assurée contre cette décision, la Cour des assurances sociales du Tribunal cantonal vaudois l'a rejeté. C. Agissant par la voie du recours en matière de droit public, M._ conclut sous suite de frais et dépens, principalement, à la réforme du jugement cantonal en ce sens que lui soit reconnu le droit à une rente entière d'invalidité à partir du 1er avril 2003; à titre subsidiaire, elle en demande l'annulation. L'office AI conclut au rejet du recours, tandis que l'Office fédéral des assurances sociales a renoncé à se déterminer. 