Affectée dans un hôpital psychiatrique, elle s’occupe d’enfants atteints de troubles cognitifs. En parallèle, elle s’intéresse aux recherches autour de l’éducation de jeunes enfants porteurs de troubles mentaux de deux scientifiques français, Jean Itard et Édouard Seguin.
En 1899, elle est nommée directrice de la première école d’orthophrénie et obtient des résultats étonnants sur des enfants déficients. Ainsi élabore-t-elle la pédagogie Montessori qu’elle applique par la suite à des enfants non atteints de troubles.
Une forme de consécration arrive en 1908, date à laquelle elle ouvre à San Lorenzo de Rome la première « Maison d’enfants » où elle accueille des enfants défavorisés. Déjà, l’espace est occupé de meubles à leurs dimensions et d’une matériel pédagogique adapté.
Maria Montessori consacre dès lors sa vie à travailler sur l’épanouissement de l’enfant, et forme entre 4000 et 5000 étudiants qui, à leur tour, en tant qu’éducateurs, enseigneront cette pédagogie différente, partout dans le monde. En 1929, elle crée l’Association Montessori internationale (AMI) pour promouvoir ses principes pédagogiques.
Pour autant, en Europe, le contexte politique se trouble et, dès 1936, Mussolini ferme les écoles Montessori. Maria se réfugie en Inde où elle séjourne de 1939 à 1946.
Après guerre, elle est de retour en Europe. Elle s’éteint finalement aux Pays-Bas en 1952, à l’âge de 81 ans. Son fils Mario et sa petite-fille Renilde poursuivront son œuvre.