Con esta convicción, y con el fin de prepararse para su nuevo rol de educadora, estudió Filosofía, Psicología, Educación y Antropología. La oportunidad de poner en práctica sus ideas llegó en 1907 cuando le ofrecieron formar una guardería de niños de entre 2 y 6 años en un complejo habitacional en San Lorenzo, un barrio muy pobre de Roma, habitado por familias de padres trabajadores analfabetos. La guardería se llamó Casa dei Bambini (Casa de los Niños).

María Montessori preparó un ambiente limpio, espacioso, ordenado, luminoso y trajo materiales que había usado en sus trabajos de psicología experimental para observar la reacción de los niños. En base a estas observaciones desarrolló nuevos materiales. Gradualmente observó una transformación en esos niños. En medio del abandono físico y afectivo en el que se encontraban, aquellos niños comenzaron a escribir y a leer sin intervención directa de ningún adulto, trabajaban sin interrupción ni obligación y no necesitaban ser disciplinados por nadie. El cambio en el comportamiento de los niños se trasladó también en sus casas, donde los niños buscaban reproducir el ambiente ordenado y limpio que tan felices los hacía en la guardería. El éxito de la primera escuela Montessori despertó gran interés por el Método Montessori en todo el mundo.

En 1909 Maria Montessori publicó su primer libro y comenzó una gira por el mundo, incluyendo una visita a Argentina en 1926. En 1929 fundó la Association Montessori Internationale (AMI) para preservar la integridad de su legado. Durante el régimen de Mussolini, María Montessori se exilió en España y en 1936, ante la Guerra Civil Española, se mudó a Holanda. En 1939 fue invitada a la India, donde permaneció hasta el fin de la Segunda Guerra Mundial. En 1949 la Dra. Montessori volvió a Holanda donde murió en 1952.