Դեռ տարրական դպրոցում Մարիան նկատեց, որ ուսումնառությունն ու քննություններն իրեն հեշտ են տրվում, հատկապես նա ձիրք ուներ դեպի մաթեմատիկան։12 տարեկանում նա երազում էր գիմնազիա ընդունվելու մասին, որտեղ, սակայն, կանանց արգելված էր սովորել։ Եվ այդ ժամանակ Մարիան որոշեց, որ կանի իրենից կախված ամեն բան, որպեսզի չոտնահարվեն սովորողի իրավունքները։ Նա ավելի ու ավելի էր տարվում բնագիտական առարկաներով և վերջապես կատարեց իր մասնագիտական ընտրությունը՝ մանկաբույժ։Բայց այնժամանակյա Իտալիայում բժշկությունը տղամարդկանց մենաշնորհն էր, սակայն այստեղ ևս Մարիայի ջանքերը տվեցին իրենց արդյունքը, և նա դարձավ առաջին կին-բժիշկը Իտալիայում։ Աշխատելով համալսարանական հիվանդանոցում նա ծանոթացավ մտավոր թույլ կարողություններով երեխաների հետ։ Ոչ ոք և ոչինչ չէր նպաստում այս երեխաների մտավոր զարգացմանը և առաջխաղացմանը, նրանք կարծես անուշադրության մատնված լինեին բոլորի կողմից։ Հետևալով այս ամենին, Մարիան հասկացավ, որ թե’ առողջ, թե’ հիվանդ երեխաների նորմալ զարգացման համար հարկավոր են հատուկ պայմաններ։ Խորապես ուսումնասիրելով ոլորտի գիգանտերի աշխատությունները և մեթոդիկան, Մարիան եկավ այն եզրահանգման, որ մտավոր հետամնացությունը ավելի շատ մանկավարժական, քան բժշկական խնդիր է։ Այն պետք է լուծվի մանկապարտեզներում և դպրոցներում, այլ ոչ թե հիվանդանոցներում։ Մոնտեսսորին սկսում է ուսումնասիրել մանկավարժություն և մեթոդիկա, սակայն առավել նրան գրավում է մարդաբանությունը, և հատկապես՝ մարդու էվոլյուցիոն զարգացման խնդիրները, բնական գործոնները, որոնք ազդում են երեխայի մտավոր զարգացման վրա։1904 թվականին նա ստանում է Հռոմի համալսարանի մարդաբանության ամբիոնը և անցկացնում է մարդաբանական բազմաբնույթ փորձեր մանկավարժության ոլորտում։ Այդ ժամանակ է, որ նրան սկսում է ակտիվ հետաքրքրել առողջ երեխաների հետ աշխատելու մեթոդիկան։ Նա սկսում է ուսումնասիրել առողջ երեխայի հոգեբանությունը։ 1898 թվականին Մարիան որդի ունեցավ։ Նրա հարաբերությունները երեխայի հոր հետ չհանգեցին ամուսնության, և նա հանձնեց որդուն տուն-ինտերնատ, զգալով, որ իր առաքելությունն այս կյանքում՝ մյուսների երեխաներին նվիրվելն է։ 1907 թվականի հունվարի 6-ին բացվեց առաջին «Մանկան տունը», որտեղ աշխատում էին Մարիա Մոնտեսսորիի սկզբունքներով։ Նա մանկապարտեզի կառավարիչն էր և խստորեն հետևում էր, որպեսզի ամեն բան արվի ինչպես հարկն է։ Նա պատվիրել էր սենսոմոտորային համակարգ, որի օգնությամբ հետևում էր, թե ինչպես էին երեխաները մեծագույն հաճույքով և հետաքրքրությամբ խաղում իրար հետ։ 1909 թվականից Մոնտեսսորիի մեթոդը արագորեն տարածվում է։ Նրա մոտ կուրսերի են գալիս մանկավարժներ Լոնդոնից, Բարսելոնայից, Փարիզից։ 1929 թվականին, որդու հետ միասին, Մոնտեսսորին հիմնում է Միջազգային Մոնտեսսորի Ասոցիացիան (AMI), որը գործում է մինչ օրս։ Երբ սկսվեց 2-րդ աշխարհամարտը, Մոնտեսսորին որդու հետ գտնվում էր Հնդկաստանում։ Ապրելով այնտեղ 7 տարի, նա իր մեթոդիկան սովորեցրեց ավելի քան 1000 ուսուցիչների։