Mariana Graña développe ses travaux de recherche dans le cadre de la théorie des cordes qui vise à unifier la théorie de la gravitation, la mécanique quantique et le Modèle standard. Elle allie une virtuosité mathématique sur les aspects formels à des efforts pour vérifier concrètement des prédictions obtenues.

Un des défis de sa démarche consiste à adapter la description originelle dans un espace de dimension élevée (10 ou plus) pour rendre compte des propriétés de l'espace-temps à quatre dimensions tel que nous le connaissons (« compactification »).

La physicienne 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) ;
• l'étude de la géométrie généralisée de l'espace interne de compactification ;
• 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.