Cuando tenía 57 años Maria Goeppert-Mayer se convirtió en la segunda mujer, y la última hasta la fecha, en ganar un Premio Nobel de Física –compartido con J. Hans D. Jensen– al proponer el modelo de capas nuclear, teoría que describe la estructura interna del núcleo y una dinámica para los nucleones. Desde pequeña Goeppert-Mayer estuvo rodeada de maestros y estudiantes. Su padre, Friedrich Goeppert, pertenecía a una larga tradición académica y su círculo siempre se compuso por eminentes intelectuales. Cuando Maria entró a la Universidad, alentada por su padre e interesada por la mecánica cuántica, tuvo entre sus profesores a tres futuros premios Nobel: Max Born, James Franck y Adolf Otto Reinhold Windaus.
Aun cuando a los 24 años ya había obtenido su título de doctora, y pese a ser una alumna sobresaliente,Goeppert-Mayer no recibió ofertas de trabajo por el sexismo imperante en la época. Éste la inhabilitaba de llevar a cabotrabajos remunerados en este tipo de ámbitos sólo por el hecho de ser mujer.
No fue hasta que se casó con el químico estadounidense Joseph Edward Mayer que consiguió un trabajo -sin salario- en el Departamento de Física de The Johns Hopkins University en EE.UU como colaboradora. Ambos se habían mudado de Europa a Estados Unidos debido a que Mayer obtuvo un trabajo en el Departamento de Química de la misma universidad.
Finalmente logró su primer nombramiento como Profesora de un Departamento de Física en Chicago y, de forma paralela, obtuvo un puesto en los Laboratorios Nacionales en Argonne ad honorem. Para esos años ya había establecido vínculos con los físicos Edward Teller y Enrico Fermi lo que le permitió desarrollarse en el área de la física nuclear.
En 1956 fue elegida miembro de la Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos y en 1960, con 54 años de edad, tomó su primer trabajo reconocido y remunerado en la Universidad de California, San Diego. En 1963, Maria Goeppert-Mayer recibió junto Jensen el Premio Nobel de Física “por sus descubrimientos relacionados con la estructura nuclear de capas”.
