成为意大利第一位女医学博士，名震全国，却仍然无法改变当时社会对女性的成见，只能在罗马大学精神病诊所担任助理医师。
也由于这个机会，她接触到了白痴儿童（在当时白痴和疯子都被关在疯人院），对他们也同情地帮助解决生活困难，转而开始研究智障儿童的治疗及教育问题。她开始阅读当时塞根关于特殊教育的著作与伊塔对这方面的研究报告。在此期间，她曾去巴黎和伦敦参观和访问有关低能儿童的教育机构。
在精神病诊所工作的两年中，她察觉到：“儿童除了食物之外，还会在屋子里面到处乱抓、乱摸、找寻可让两手操作的东西，以练习他们的抓握能力。”这种认识奠定了她的教育理论中“发展智力需要通过双手操作”的基本理论。并且由这两年的体验，她得到了对低能儿童教育的看法：“要克服智能不足，主要还得靠教育的手段，不能只用医药去治疗。”一改传统尽以药物治疗低能儿的偏执做法。
1898年，蒙台梭利在意大利都灵的教育会议上讲演，提出了自己独特的见解：“儿童心理缺陷的精神病主要是教育问题，而不是医学问题，教育训练比医疗更为有效。”引起了医学界和教育界的强烈反响。教育部长不久任命她为国立特殊儿童学校的校长。任职期间，蒙台梭利以极大的热情投身于低能儿童的教育工作。后来她说：“在特殊儿童学校工作而得到的实践经验等于使我得到了第一个真正的教育学的学位。”
在任期间，蒙台梭利把自己根据塞根的书籍和伊塔的实验所研究出的方法，实际地应用到这些可怜的孩子身上；同时也为学校的同事和罗马的教师们，预备了一套对低能儿童的“特殊观察法”，来了解各个孩子的需要，去帮助孩子智能的进步。