Quan tenia 12 anys es va traslladar junt la seua família a Roma perquè poguera tindre una bona educació. Al principi havien pensat que estudiara magisteri, l'única eixida professional per a les dones de l'època, però ella es va plantejar altres opcions.
A una edat primerenca, Montessori va trencar les barreres i expectatives de gènere quan es va inscriure en classes en una escola tècnica per a homes, amb l'esperança de convertir-se en enginyera. No obstant això, prompte va canviar de parer i va començar medicina en la Universitat de Roma La Sapienza. En 1894 va guanyar un premi ben remunerat per un treball sobre patologia general, en 1895 va guanyar una plaça com a assistent mèdic en un hospital de dones i una altra en un d'homes sense recursos. Es va graduar als 26 anys en 1896, i es va convertir en una de les primeres dones mèdiques a Itàlia, no en la primera com ella mateixa afirmava.
Posteriorment com a educadora va ser coneguda per la filosofia de l'educació que porta el seu nom i els seus escrits sobre pedagogia científica. El seu mètode educatiu s'usa hui dia en moltes escoles públiques i privades de tot el món.
María va entaular relació amb grups feministes en lluita pels drets polítics i civils de la dona i a la tardor de 1896 a penes llicenciada en medicina va ser convidada a formar part de la delegació italiana que assistiria a Berlín al Congrés sobre els Drets de les Dones.
També va defensar el dret de les dones solteres a entrar al món del treball i el seu dret a decidir sobre el matrimoni i el control dels seus béns, enarborant des de llavors la bandera de l'equitat salarial entre dones i homes.
En un Congrés Internacional de Dones a Londres (1890) va denunciar les condicions de vida de les mestres rurals a Itàlia i dels xiquets forçats a treballar en les mines a Sicília. Va relacionar així el feminisme amb les reivindicacions socials i, en exposar les seues idees sobre el rol de la dona com a promotora del canvi, va insistir en el seu dret a l'educació, el coneixement, el treball fabril i intel·lectual, al vot i a decidir sobre la vida en parella i les condicions de la maternitat.
En 1908 va assistir a Roma al Primer Congrés de Dones Italianes i va presentar la ponència, “La moral sexual en l'educació”, sostenint la necessitat de l'educació sexual per a alliberar les dones del puritanisme i de la moral que les esclavitza “al rol de cuidadores i mares, ignorants de la vida i dels seus problemes, infantils en els seus pensaments i en les seues consciències”.
En el llibre "Per la causa de les Dones" es recullen nou textos en els quals l'autora defensa i promou un model de «dona nova», conscient del seu potencial i artífex del seu propi destí. En els seus textos planteja la defensa del dret al vot i a l'educació, el tracte paritari en el treball i en el matrimoni reflectint els primers passos de l'emancipació femenina a Europa.