Rodina Montessoriových se přestěhovala do Říma v roce 1875 a v následujícím roce byla mladá Maria zapsána  v místní stání škole na Via di San Nicolo da Tolentino. Jak postupovalo její studium, začala narážet na tehdejší hranice, které omezovaly kariéru žen. V letech 1886 až 1890 pokračovala ve svých studiích na Regio Instituto Tecnico Leonardo da Vinci, na kterou se přihlásila s cílem stát se inženýrkou. To bylo velmi neobvyklé v době, kdy většina dívek na středních školách studovala spíše klasické zaměření než technickou školu.

Její rodiče se ji po její maturitě snažili přesvědčit k pedagogické kariéře, která byla jedním z mála zaměstnání otevřených ženám. Maria ale byla rozhodnuta nastoupit na lékařskou školu a stát se lékařkou. Její otec byl proti tomuto záměru – studium medicíny bylo tehdy přístupné jen mužům – a zpočátku byl Marii vstup do školy ředitelem této školy odepřen. Ta se ale nedala odradit a jeden neúspěšný pohovor s profesorem zakončila slovy. „Já vím, že se lékařkou stanu.“

Ihned byla zaměstnána v nemocnici San Giovanni navazující na univerzitu. Později toho roku byla požádána o reprezentaci Itálie na Mezinárodním kongresu za práva žen v Berlíně, kde ve své řeči rozvinula svou tezi sociální reformy a argument, že ženy mají právo na rovné mzdy s muži. Reportér na kongresu se jí ptal, jak reagují její pacienti na lékařku ženu. Ona odpověděla, „… oni intuitivně vědí, když někomu na nich opravdu záleží…  Jsou to pouze předsudky vyšší třídy proti ženám žijícím užitečný život.“ [1]

V listopadu 1896 přidala Maria Montessori do svého portfolia úkolů také jmenování asistentkou chirurgie v římské nemocnici Santo Spirito. Nejvíce tam pracovala s chudými lidmi, obzvláště s dětmi. Jako lékařka byla známá pro svůj způsob, jakým o své pacienty pečovala. Tak, jak se ujišťovala, že jsou v teple a nakrmeni, stejně tak dbala na diagnostiku a léčbu jejich nemocí. V roce 1897 se dobrovolně připojila k výzkumnému programu na psychiatrické klinice univerzity v Římě. A bylo to právě tady, kde pracovala po boku Giusseppa Montesana, mezi nímž a jí později vznikl milostný vztah.

Ihned byla zaměstnána v nemocnici San Giovanni navazující na univerzitu. Později toho roku byla požádána o reprezentaci Itálie na Mezinárodním kongresu za práva žen v Berlíně, kde ve své řeči rozvinula svou tezi sociální reformy a argument, že ženy mají právo na rovné mzdy s muži. Reportér na kongresu se jí ptal, jak reagují její pacienti na lékařku ženu. Ona odpověděla, „… oni intuitivně vědí, když někomu na nich opravdu záleží…  Jsou to pouze předsudky vyšší třídy proti ženám žijícím užitečný život.“ [1]

V listopadu 1896 přidala Maria Montessori do svého portfolia úkolů také jmenování asistentkou chirurgie v římské nemocnici Santo Spirito. Nejvíce tam pracovala s chudými lidmi, obzvláště s dětmi. Jako lékařka byla známá pro svůj způsob, jakým o své pacienty pečovala. Tak, jak se ujišťovala, že jsou v teple a nakrmeni, stejně tak dbala na diagnostiku a léčbu jejich nemocí. V roce 1897 se dobrovolně připojila k výzkumnému programu na psychiatrické klinice univerzity v Římě. A bylo to právě tady, kde pracovala po boku Giusseppa Montesana, mezi nímž a jí později vznikl milostný vztah.

 Vztah s Guisseppem Montesanem se vyvinul ve vztah milostný a v roce 1898 porodila Maria dítě, chlapce jménem Mario, který byl předán do péče rodiny žijící na venkově nedaleko Říma. Maria často svého syna navštěvovala, ale o tom, že je Maria Montessori jeho matkou se dozvěděl až mnohem později. I přesto mezi nimi vzniklo silné pouto a v pozdějších letech se svou matkou pracoval a cestoval a v její práci pokračoval i po její smrti.

V roce 1901 Marie Montessori opustila ortofrenickou školu a ponořila se do vlastního studia výchovné filosofie a antropologie. V roce 1904 přijala místo vysokoškolské učitelky na pedagogické škole univerzity v Římě, které zastávala do roku 1908. V jedné ze svých přednášek řekla svým studentům: „Předmětem našeho studia je lidství; našim cílem je stát se učiteli. Co ale dělá člověka učitelem, je láska k dítěti, protože to je právě láska, která přetváří sociální povinnost pedagoga do vyššího vědomí takového poslání.“ [2]

Do prostředí dětí vkládala různé aktivity a pomůcky, ale nechávala tam vždy pouze ty, které u dětí vzbuzovaly zájem. Tehdy si Maria Montessori uvědomila, že děti, které jsou umístěny v prostředí uzpůsobeném podpoře jejich přirozeného vývoje, mají schopnost se vzdělávat samy. Toto později nazývala jako samo-vzdělávání. V roce 1914 napsala, „Nevymyslela jsem způsob vzdělávání, prostě jsem jen dala několika malým dětem šanci žít.“

Na podzim roku 1908 bylo v provozu již pět mateřských školek, čtyři v Římě a jedna v Miláně. Děti v mateřských školách dělaly neobyčejné pokroky a již pětileté děti uměly psát a číst. Zprávy o novém Montessori přístupu se rychle šířily a návštěvníci přijížděli, aby na vlastní oči viděly, jak je takových výsledků dosahováno. Během jednoho roku začala italsky mluvící strana Švýcarska transformovat své mateřské školky do typu Case dei Bambini a započalo šíření nového vzdělávacího přístupu.

V létě roku 1909 vedla Maria Montessori o tomto svém přístupu své první školení pro přibližně 100 studentů. Její poznámky z tohoto období se staly její první knihou, zveřejněnou v témže roce v Itálii, a která se také objevila v roce 1912 v překladu ve Spojených státech amerických a stala se tam druhým nejprodávanějším titulem americké populárně naučné literatury. Brzy poté byla přeložena do 20 různých jazyků a získala významný vliv v oblasti vzdělávání.

Maria v sobě živila touhu vytvořit stálé centrum pro výzkum a vývoj její metody vzdělávání v prvních letech dítěte, ale takováto možnost během jejího života ve Španělsku byla zmařena nástupem fašismu v Evropě. V roce 1933 byly všechny Montessori školy ve Francii zavřeny a její podobizna byla spálena nad hranicí z jejích knih v Berlíně. V tom samém roce, kdy Maria Montessori odmítla spolupráci s Mussoliniho plány začlenit italské Montessori školy do fašistického hnutí mládeže, je všechny zavřela. Vypuknutí občanské války ve Španělsku přinutila její rodinu opustit svůj domov v Barceloně a v létě roku 1936 se vydali na cestu lodí do Anglie. Z Anglie odcestovali do Holandska, kde přebývali v rodině Ady Pierson, dcery holandského bankéře. Mario, který v této době byl již se svou první ženou odloučen, si později Adu vzal za ženu.

V roce 1939 se vydali Mario a Maria Montessori na cestu do Indie, kde měli vést 3 měsíční výcvikový kurz v Madrasu, po kterém mělo následovat přednáškové turné; a nakonec se neměli vrátit dříve jak za 7 let. S  vypuknutím druhé světové války byl Mario jako italský občan pobývající na britském území převezen do internačního tábora a Maria Montessori byla držena v domácím vězení. Strávila léto v horách na venkovské základně Kodaikanal, kde začala přemýšlet o povaze vztahů mezi všemi živými věcmi. Toto téma rozvíjela až do konce svého života a stalo se známé jako kosmická výchova, přístup pro děti mezi 6 a 12 rokem. V Indii bylo přesto o Marii Montessori dobře postaráno a setkala se tam i s osobnostmi jako Mahátma Gandhí, Džaváharlál Nehrú nebo Rabindranath Tagore. Na její 70. narozeniny bylo vyhověno její žádosti indické vládě a Mario byl propuštěn a navrácen k ní. Společně pak učili více jak tisíc indických učitelů.