Badania naukowe i dydaktyczne prowadzone przez prof. dr hab. Marię Kozielską mieszczą się w obszarze nauk społecznych, dotyczą pedagogiki, dydaktyki szkoły wyższej. Zainteresowania naukowe  koncentrują się wokół zagadnień dydaktycznych uczelni wyższej  w szczególności komputerowego wspomagania procesu studiowania nauk technicznych i humanistycznych. Problematyka ta obejmuje projektowanie edukacyjnych programów komputerowych, stosowanie ich w praktyce akademickiej. Dotyczy również badania metod studiowania i nauczania w zakresie nauk technicznych i humanistycznych, przy wykorzystaniu technologii informacyjnych oraz tworzenia i badania podmiotowych, interaktywnych i dialogowych warunków uczenia się i studiowania. Są to badania procesu uczenia się w aspekcie dokonań pedagogiki i psychologii: konstruktywizmu i kognitywizmu, kształcenia twórczości, wyobraźni i aktywności poznawczej uczących się, przy respektowaniu ich preferencji sensorycznych i stylów uczenia się oraz stylów nauczania.

Osiągnięcia badawcze prof. dr hab. Marii Kozielskiej są zawarte w ponad 140 artykułach naukowych – opublikowanych w czasopismach międzynarodowych i krajowych takich jak: The New Educational Review, Education Media International, Culture and Education, European Journal of Physics, Paidea, Kognitywistyka i Media w Edukacji, Chowanna, Pedagogika Pracy, Edukacja i Dialog i inne. Jest również autorem wielu monografii, np.: Programowanie procesu kontroli wiedzy i umiejętności studentów (1986), Wpływ wielostronnego studiowania wspomaganego komputerem na aktywność poznawczą studentów (1997), Komputerowe wspomaganie edukacji (2003), Edukacja techniczna w kontekście współczesnych koncepcji uczenia się i technologii informacyjnych; Studia, badania, syntezy (2011). Jest również redaktorem naukowym kilku monografii, przykładowo: Edukacja dla społeczeństwa wiedzy (2007), Technologie informacyjne w poznawaniu wiedzy matematyczno– przyrodniczej (2010) oraz współredaktorem monografii M. Kozielska, A. Zduniak, Procesy edukacyjne w dobie globalizacji, społeczeństwa informacyjnego i zmian na rynku pracy (2018) oraz M. Kozielska, A. Kołodziej, Pedagogika i psychologia dla współczesnego człowieka (2019) i inne.

Prof. dr hab. Maria Kozielska uczestniczyła w ponad 60 międzynarodowych i krajowych konferencjach naukowych, wygłaszając referaty wyjaśniające wyniki prowadzonych prac badawczych. Badania realizowane w ostatnich latach dotyczą zastosowania technologii informacyjnych w edukacji. Przykładowe artykuły: Technologie informacyjne w nowym ujęciu kształcenia (Kraków 2012), Wpływ internetu na aktywność mózgu i procesy poznawcze (Toruń 2015), Internet – wróg czy przyjaciel mózgu (Poznań 2017), Technologie informacyjne w aspekcie rozwoju mózgu człowieka (Białystok 2017), Proces uczenia się w perspektywie współczesnych osiągnięć psychologii i dydaktyki (UAM 2015), Technologie informacyjne w kształceniu humanistycznym (WSB Poznań 2019).

Prof. dr hab. Maria Kozielska od wielu lat jest ekspertem Narodowego Centrum Badań i Rozwoju. Jest stałym recenzentem kilku czasopism naukowych: Edukacja Humanistyczna, Dyskurs w Edukacji,  Wychowanie na Co dzień. Jest członkiem Rady Naukowej czasopisma  Dydaktyka Informatyki oraz redaktorem naczelnym Przeglądu Naukowo-Metodycznego. Edukacja dla Bezpieczeństwa.

Dorobek dydaktyczny obejmuje promotorstwo oraz recenzje licznych prac licencjackich, magisterskich i doktorskich, recenzje prac habilitacyjnych i monografii naukowych oraz uczestnictwo w radach naukowych wielu konferencji dotyczących badań z zakresu  nauk społecznych. Jest członkiem Polskiego Towarzystwa Kognitywistycznego oraz Towarzystwa Wiedzy Powszechnej.

Za osiągnięcia naukowe i dydaktyczne prof. dr hab. Maria Kozielska uzyskała: Złoty Krzyż Zasługi, Medal Komisji Edukacji Narodowej, Medal Za zasługi dla Polskiego Stowarzyszenia Nauczycieli Twórczych, Medal Za twórczy Udział w Tatrzańskich Seminariach Naukowych „Edukacja Jutra”.