Mariana Graña  travaille à l’Institut de Physique Théorique à Saclay (CEA/CNRS) dans le domaine de la théorie des cordes, qui se fixe pour objectif d’unifier les théories de la gravitation, de la mécanique quantique, et le Modèle Standard. Elle allie virtuosité mathématique sur les aspects formels, avec un effort en faveur des vérifications concrètes des prédictions obtenues. Un défi rencontré par ces approches tient dans la nécessité de "compactifier" la description originelle, dans un espace de dimension élevée (dix ou plus), pour rendre compte des propriétés de l'espace-temps à quatre dimensions tel que nous le connaissons.

Elle a contribué d’une façon majeure à la compactification des théories des cordes avec des flux (que l’on peut voir comme des généralisations du champ magnétique), à l’étude de la géométrie généralisée de l’espace interne de compactification et à la stabilisation des champs de modules qui décrivent les fluctuations quantiques de l’espace interne. Elle a en particulier identifié les contraintes pour obtenir une constante cosmologique positive dans ce contexte. Autrice de contributions décisives à l’état de l’art, et qui ont eu un très grand impact, elle anime un groupe très actif, et a su s’imposer comme leader incontestable de son domaine et des plus en vue au niveau international.