Appartenente ad una famiglia della media borghesia, Maria compie a Roma i propri studi, che da subito si orientano verso un indirizzo tecnico-scientifico. Nel 1883 si iscrive alla Scuola tecnica «Michelangelo Buonarroti» e nel 1886 all' Istituto tecnico «Leonardo Da Vinci», dove nel 1890 consegue la licenza fisico-matematica. È probabile che la scelta degli studi scientifici fosse stata influenzata dalla presenza in famiglia dell'illustre naturalista Antonio Stoppani, zio della madre Renilde. Certo è che la giovane Montessori dichiarò da subito in famiglia la sua avversione all'insegnamento. 
Terminati gli studi superiori, nel 1890 si iscrive al corso di laurea in scienze naturali presso l'Ateneo romano. Non avendo i requisiti necessari (il diploma liceale) per accedere direttamente al corso di laurea in medicina, è questa l'unica strada che le consente di raggiungere la sua meta. Infatti, dopo il conseguimento della licenza  in scienze naturali (biennio), Maria Montessori passa al terzo anno di medicina. Nella Facoltà romana solamente altre due donne, fino ad allora, avevano svolto i propri studi: Edvige Benigni e Marcellina Corio Viola. 
Allieva di importanti scienziati ed esponenti di spicco della cultura positivistica  italiana (si ricordano, fra gli altri, i nomi del fisiologo Jacob Moleschott, dei medici e igienisti Angelo Celli e Luigi Pagliani, nonché del clinico Guido Baccelli), durante gli anni della sua formazione universitaria la giovane approda alla psichiatria. Dopo aver seguito le lezioni di Clodomiro Bonfigli e frequentato la clinica psichiatrica dell’Ateneo romano, diretta in quegli anni da Ezio Sciamanna, si laurea nel 1896 discutendo una tesi dal titolo Contributo clinico allo studio delle allucinazioni a contenuto antagonistico, preparata sotto la guida di Sante De Sanctis. Presso la clinica psichiatrica universitaria di Roma svolgerà opera di assistentato volontario per tre anni. Già negli anni 1895/1896 ha frequentato le corsie degli ospedali: il San Salvatore in Laterano, il Santo Spirito di Sassia e il San Giovanni.
La sua formazione intellettuale è contrassegnata da una adesione profonda all’idea della scienza come strumento di democratizzazione, emancipazione sociale e civile. In particolare, è alla medicina come scienza militante che la Montessori si rivolge quando, dopo la laurea, si avvicina al problema dell’infanzia degenerata, su cui in Italia erano state la psichiatria, l’antropologia e l’igiene ad attirare per prime l’attenzione. Comincia così la sua battaglia per una «rigenerazione del mondo» che proprio dalla protezione dei fanciulli deve prendere le mosse.
Anche grazie all’appoggio autorevole dell’allora Ministro della pubblica istruzione, il clinico Guido Baccelli, suo professore all'università, nel 1898 promuove e realizza, insieme a Giuseppe Ferruccio Montesano e con la presidenza di Clofomiro Bonfigli, la fondazione della Lega nazionale per la cura e l’educazione dei deficienti. Con altri scienziati, sotto la guida di Giuseppe Sergi, si dedica inoltre al rinnovamento della formazione dei maestri, volendoli conquistare alla causa di una nuova «pedagogia scientifica» basata su discipline come l’antropologia, la fisiologia, la psicologia.
Contemporaneamente al lavoro svolto in campo scientifico, la dottoressa si impegna altresì nel movimento femminista. Del 1896 è la sua prima apparizione in pubblico al congresso internazionale femminile di Berlino dove viene notata per la sua oratoria e la grazia della sua figura: ha parlato dell'istruzione delle donne in Italia, dell'attività delle associazioni femminili, della condizione delle lavoratrici. Nel 1899 partecipa al congresso internazionale femminile di Londra intervenendo sul lavoro minorile e sulle condizioni di lavoro delle maestre. E' dal marzo del 1896 che è attiva nel gruppo fondatore della Associazione femminile di Roma che, tra le molte iniziative ,si propone anche di avvicinare le donne al mondo della scienza. In particolare Maria Montessori crede che l’emancipazione femminile sia un fattore necessario per contrastare quel processo di «degenerazione antropologica» cui la medicina sociale guarda in quegli anni con grande timore. Nel settembre del 1898 è intervenuta al Congresso pedagogico di Torino richiamando l'attenzione sulla necessità di una prevenzione scientifica al fine di una rigenerazione morale e sociale della popolazione. E' in quello stesso periodo, più precisamente nell'aprile del 1898,  che, al di fuori del matrimonio, Maria dà alla luce  un figlio, Mario, frutto della sua relazione sentimentale con il collega Giuseppe Ferruccio Montesano.
Nel 1900, quando insieme a Montesano apre e dirige una Scuola magistrale ortofrenica con annesso asilo-scuola per deficienti, la dottoressa riceve dal Ministro Baccelli la nomina per l’insegnamento di igiene e antropologia pedagogica presso l’Istituto superiore di magistero femminile di Roma, dove resterà in servizio fino al 1919. Nel 1904 ottiene la libera docenza in antropologia presentando una ricerca svolta sul campo, che pubblicherà nel 1906 negli «Atti della società romana di antropologia» con il titolo Caratteri fisici delle giovani donne del Lazio (desunti dall'osservazione di 200 soggetti).
Proprio nel 1906 comincia l’esperienza destinata a renderla famosa in tutto il mondo. Nel quartiere romano di San Lorenzo, dove da poco aveva preso avvio un lavoro di risanamento urbano, la dottoressa viene incaricata di occuparsi dei bambini in età prescolare. Si tratta di attuare un programma di riforme sociali che ponga al centro degli interventi la rigenerazione ambientale attraverso la ristrutturazione, guidata da principi scientifici, della casa e del quartiere; primo passo per la «redenzione morale» dei poveri e della loro discendenza. Nasce così la prima «Casa dei bambini», vero e proprio laboratorio per la messa a punto del suo metodo pedagogico. L'originale iniziativa verrà presto trasportata anche in altre zone della capitale e in altre città. È questo, per esempio, il caso di Milano, ove nel 1908 la Società Umanitaria invita la Montessori a dirigere i lavori di apertura della Casa dei bambini di via Solari. Il materiale didattico di cui la scuola viene corredata è, pezzo per pezzo,  ideato dalla stessa dottoressa. La Società Umanitaria ne assume il brevetto. In quello stesso anno Maria Montessori interviene al Primo congresso nazionale delle donne italiane a Roma con una relazione su La morale sessuale in cui si preannuncia il distacco dalla medicina e dal femminismo verso una nuova pedagogia. 
I risultati dell’esperienza condotta nelle Case dei bambini – e in particolare in quella romana – sono riassunti e illustrati nel 1909 ne Il metodo della pedagogia scientifica applicato all’educazione infantile nelle case dei bambini. Scritto in pochissimo tempo mentre la Montessori è ospite a Città di Castello dei conti Leopoldo e Alice Franchetti,  il libro viene immediatamente tradotto e pubblicato in molte lingue. Una fama travolgente porta la Montessori a compiere numerosi viaggi all’estero. Fra tutti, quello negli Stati Uniti: sul finire del 1913, a bordo del piroscafo «Cincinnati», la dottoressa approda a New York, dove viene accolta da un pubblico attento ed entusiasta che accorda da subito un enorme successo al suo Metodo. Un'altra donna, Alice Hallgarten Franchetti ne è stata la felice ambasciatrice. Ma il metodo della dottoressa si è già diffuso nel mondo anche grazie al I Corso internazionale di formazione che nel gennaio del 1913 ha tenuto nella sua abitazione romana: vi hanno partecipato più di cento educatori provenienti da paesi europei ed extraeuropei (Americhe, India, Africa, Australia).
Nel 1934 Maria Montessori, che ha al suo attivo molti altri successi editoriali, decide di abbandonare definitivamente l’Italia. Dopo un primo periodo di simpatia del duce per la pedagogia montessoriana, il suo metodo è oramai diventato inaccettabile al regime: l’ «educazione alla libertà» che esso propugna poco collima con l’orientamento sempre più autoritario della scuola fascista. La dottoressa si reca allora in Spagna, dove rimarrà qualche anno e aprirà una propria scuola. A causa della guerra civile lascia la Spagna per l'Inghilterra, e di qui passa in Olanda e, successivamente, in India.
Al termine della seconda guerra mondiale Maria Montessori torna in Europa, ove si impegna per la diffusione di una pedagogia della pace, tema su cui già era intervenuta nel lontano 1899 nel corso di conferenze svolte in varie città d'Italia a favore della Lega per i deficienti.
Eletta l’Olanda a sua patria adottiva, vi rimarrà fino alla morte, avvenuta nel 1952.

Maria Montessori ha acquistato notorietà mondiale nel 1909, in seguito alla pubblicazione de Il metodo della pedagogia scientifica applicato all’educazione infantile nelle case dei bambini.
Il libro  riassumeva i risultati dell’esperienza condotta a Roma nella prima Casa dei bambini, inaugurata nel quartiere San Lorenzo nel gennaio del 1907. Si trattava dell’inizio di un nuovo modello educativo: una «pedagogia positiva» che valorizzava l’importanza della libera attività e dell’autoeducazione per lo sviluppo completo ed armonico della personalità fisica, psicologica e morale del bambino.
Secondo la Montessori, tale obiettivo avrebbe potuto essere conseguito solo in un ambiente [fisico ed umano] predisposto a «stimolare la vita lasciandola più libera di svolgersi»; altra cosa, certo, da quelle scuole in cui ai bambini si richiedeva di sedere in silenzio ed ordinati ai propri banchi, «come farfalle infilate in uno spillo».
Le radici di questo metodo affondano nella tradizione psichiatrica e, in particolare, nello studio dell’educazione dei bambini deficienti. Così scriveva a questo proposito ne Il Metodo: «Fin da quando nel 1898-1900 mi dedicai all'istruzione dei fanciulli deficienti credetti d'intuire che quei metodi non avevano nulla di speciale all'istruzione degli idioti - ma contenevano principi di educazione più razionale di quelli in uso: tanto che perfino una mentalità inferiore poteva esserne ingrandita e svolta. Questa intuizione divenne la mia idea dopo che ebbi abbandonato la scuola dei deficienti; e a poco a poco acquistai il convincimento, che metodi consimili applicati ai fanciulli normali, avrebbero svolta la loro personalità in un modo meraviglioso, sorprendente».
La Casa dei bambini diventa così un vero e proprio laboratorio vivente, dove la dottoressa sperimenta la messa a punto di un nuovo modello di società; essa si configura infatti sia come luogo in cui l’occhio attento e vigile del maestro può cogliere le tendenze e le inclinazioni specifiche dei fanciulli indirizzandole ad un più pieno e saldo sviluppo,  sia come «palestra» entro la quale formare le giovani generazioni al delicato compito di gestire la propria libertà con consapevolezza e responsabilità. «Non si può essere liberi – sosteneva al riguardo – senza essere indipendenti. Quindi alla conquista dell’indipendenza debbono essere condotte le manifestazioni attive della propria libertà, fin dall’infanzia».
Il modello educativo montessoriano si diffuse rapidamente dopo la pubblicazione de Il Metodo. L’opera venne presto tradotta in inglese, francese, tedesco, polacco, russo. Nacquero in molti paesi, come Olanda, Australia, Canada, Finlandia, Stati Uniti, Germania, Francia, India, Italia, associazioni montessoriane che divennero veicolo per una diffusione sempre più capillare della pedagogia della dottoressa italiana.
L’ «Association Montessori Internationale» è tutt’oggi attiva ed operante a Amsterdam.

«The most interesting woman of Europe»: così il «New York Tribune» presentava nel 1913 la «bella italiana» Maria Montessori al suo arrivo negli Stati Uniti.
Certo è che la «geniale dottoressa» non attirò solo le attenzioni del pubblico di oltreoceano. Anche in Italia la stampa aveva presto manifestato un notevole interesse per quella immagine inusuale di donna protagonista.
Unica presenza femminile in un corteo di studenti, Maria Montessori era già stata notata ai  funerali del «suo professore», il celebre fisiologo Jacob Moleschott. In seguito, in occasione della nomina a insegnante di Igiene e antropologia presso il Magistero di Roma, la giovane «medichessa» sarebbe stata ricordata come l’ «allieva del Ministro Baccelli», il quale aveva provveduto personalmente ad attribuirle quell’incarico.
A scandire le varie tappe della sua carriera, gli appellativi a lei riservati dalla stampa si sarebbero poi moltiplicati. A causa del suo impegno medico e pedagogico in difesa dell’infanzia, alcuni giornalisti l’avrebbero descritta come «apostolo» e «suora laica»; altri l’avrebbero definita semplicemente «dottore», suggerendo l’idea di una sua precoce vocazione medica e ricordandola intenta, fin dall'infanzia, a giocare con le bambole e a pensare «per esse malattie e medicine». Molti ne avrebbero inoltre sottolineato le mirabili doti comunicative, basate su di una «chiara idea e padronanza di sé». Da tutti notata per la sua straordinaria eloquenza.
Oltre alla stampa, pure numerosi esponenti della cultura e della scienza italiana avrebbero rilevato la sua abilità oratoria. La dottoressa socialista  Anna Kuliscioff, per esempio, nel 1899 scriveva a Filippo Turati: «Oggi fui ad una conferenza tenuta dalla dott. Montessori e t’assicuro che ne rimasi assai contenta. ……Parlò con una voce splendida…. Con garbo, con eleganza; per giunta è giovine e bella, perciò la ‘Donna nuova’ (argomento della conferenza) interessò non poco anche il sesso forte».
Così la ricorda un ex allieva di Magistero, Paola Boni Fellini: «Si presenta sempre sola; avanza importante, un incedere lento, assorto. Mentre le intellettuali, le femministe esibiscono fogge e trascuratezze mascoline, lei adorna la morbida persona con grazia femminea, sovente in un fluttuare di veli».
Quella «donna nuova», in effetti, promosse la nascita di una nuova scienza dell’infanzia. Non  a caso  lo psichiatra Ugo Cerletti, nelle sue memorie, si riferì alla Montessori come ad una pioniera nel campo della neuropsichiatra infantile italiana.

La produzione scientifica di Maria Montessori è molto vasta e variegata.
Di seguito verranno dati riferimenti bibliografici relativi solo ad una piccola parte dei suoi scritti. Per una panoramica completa della sua produzione si rimanda a Massimo Grazzini, Bibliografia Montessori, La Scuola Editrice, Brescia, 1965.

PUBBLICAZIONI DI CARATTERE MEDICO
- Sul significato dei cristalli del Leyden nell'asma bronchiale «Bollettino della Società Lancisiana degli Ospedali di Roma», 1897, anno XVI, fasc.I.
- Sulle cosidette allucinazioni antagonistiche «Policlinico», 1897, vol.IV-M. (in collaborazione con Sante De Sanctis)
- Assistenza e clinica, «Rivista quindicinale di Psicologia, Psichiatria, Neuropatologia», 15 giugno 1897,  fasc.9.
- Ricerche batteriologiche sul liquido cefalo-rachidiano dei dementi paralitici (in collaborazione con G.Montesano),  ivi, fasc. 15.

SCRITTI SCIENTIFICI E PEDAGOGICI
- L'antropologia pedagogica. Conferenza tenuta agli studenti di filosofia nell'Università di Roma. Milano, Vallardi, 1903.
- Influenza delle condizioni di famiglia sul livello intellettuale degli scolari. Ricerche d'igiene e antropologia pedagogiche in rapporto all'educazione, «Rivista di filosofia e scienze affini», 1904, II, 3-4.
- Sui caratteri antropometrici in relazione alle gerarchie intellettuali dei fanciulli nelle scuole. Ricerche di antropologia pedagogica, «Archivio per l'antropologia e l'etnologia», 1904, XXXIV, fasc.2
- Il metodo della pedagogia scientifica applicato all'educazione infantile nelle Case dei bambini, Lapi, Città di Castello, 1909.
- Corso di Pedagogia scientifica,  Città di Castello, Tipografia Editrice Cooperativa. 1909
- Antropologia pedagogica, Milano Vallardi, s.d. (1910)
- L’autoeducazione nelle scuole elementari, Roma, Loescher, 1916.
- Il segreto dell’infanzia, Bellinzona, Istituto editor. Ticinese S.A.,  1938 (trad. it. dell’originale francese, pubblicato nel 1936 con il titolo L’Enfant)
- Educazione e Pace, Milano, Garzanti, 1949.
- La mente del bambino, Milano, Garzanti,1952 (trad. it. dell’originale, pubblicato nel 1949 con il titolo The absorbent mind, The Theosophical Publishing House, Adyar, Madras)

ALTRI SCRITTI
- La donna nuova (Conferenza della dottoressa Maria Montessori), «L'Italia femminile» 19 febbraio 1899.
- Il saluto delle donne italiane, in International Council of Women. Report of Transaction of the second quinquennial meeting held in London, July 1899, vol. I, London, Fischer Unwin, 1900.
- La questione femminile e il Congresso di Londra, «Rivista di Roma», 1899, III, fasc.XXXVI; e in «L'Italia femminile» 1 ottobre 1899; 8 ottobre 1899.
- La  via e l'orizzonte del femminismo, «Cyrano de Bergerac», 1902, II, 6.
- Caratteri fisici delle giovani donne del Lazio (desunti dall'osservazione di 200 soggetti) in Atti della società romana di Antropologia, 1906, XII, fasc.1.
- Proclama alle donne italiane , «La Vita», 26 febbraio1906.
- La donna forte, «Eva moderna», 1906, n.10
- Per il voto politico alle donne, «La Vita», 1 agosto, 21 ottobre e 8 dicembre 1906.
- Maternità,  «La Vita», 4 febbraio 1907.
- Femminismo, «La Vita», 5 maggio 1907.
- La morale sessuale nell'educazione in Atti del I Congresso Nazionale delle Donne Italiane, op. cit.

- M. Schwegman, Maria Montessori, Bologna, Il Mulino, 1999
- V.P. Babini, L. Lama, Una "donna nuova". Il femminismo scientifico di Maria Montessori, Milano, Franco Angeli, 2000
- V.P. Babini, Una vita contro corrente, «Millenovecento», 7, 2003, pp. 40-49.
- L. Lama, Un compromesso fallito, «Millenovecento», 7, 2003, pp. 50-52.
- V.P. Babini, Tra scienza e femminismo. Maria Montessori prima del «metodo», in Centro Studi Montessoriani, Annuario 2003. Attualità di Maria Montessori, a cura di C. Tornar, Milano, Franco Angeli, 2004, pp. 20-40.
- G. Honegger Fresco, Maria Montessori, una storia attuale, Napoli, L'Ancora del Mediterraneo, 2007.
- E. Lucchini, I segreti di Maria Montessori, Lanciano, Carrabba Editore, 2008.