Η Μαρία Ρουμπελάκη πήρε το πτυχίο Βιολογίας από το Τμήμα Βιολογίας του Πανεπιστημίου Αθηνών το 1999. Ακολούθησε η διδακτορική της διατριβή στο Stem Cell Research Laboratory του Πανεπιστημίου της Οξφόρδης με τετραετή υποτροφία από το MRC και το LRF και με θέμα τη μελέτη του ρόλου του υποδοχέα  PZR στα μεσεγχυματικά και αιμοποιητικά βλαστικών κυττάρων. Μετά την ολοκλήρωση της διδακτορικής διατριβής της το 2003, παρέμεινε στην ίδια ερευνητική ομάδα ως μετα-διδακτορική ερευνήτρια.

Από τον Δεκέμβριο του 2004 μέχρι σήμερα είναι υπεύθυνη της ερευνητικής ομάδας που ασχολείται με την μελέτη των μεσεγχυματικών βλαστικών κυττάρων (MSCs) στο Εργαστήριο Κυτταρικής και Γονιδιακής Θεραπείας στο Ίδρυμα Ιατροβιολογικών Ερευνών της Ακαδημίας Αθηνών.

Το Φεβρουάριο του 2010  εκλέχθηκε Λέκτορας Αναπτυξιακής Βιολογίας στο εργαστήριο Βιολογίας, Ιατρικής Σχολής Πανεπιστημίου Αθηνών. Τα ερευνητικά ενδιαφέροντα της εστιάζονται στην κατανόηση της βιολογίας των βλαστικών κυττάρων διαφόρων αναπτυξιακών σταδίων, στην φυσιολογική τους σημασία, στην ανάλυση της μοριακής και πρωτεϊνικής τους ταυτότητας καθώς και σε εφαρμογές αυτών στην κυτταρική θεραπεία και αντιμετώπιση εκφυλιστικών νοσημάτων. Η Μαρία Ρουμπελάκη  είναι συγγραφέας και κριτής αρκετών επιστημονικών άρθρων σε διεθνή περιοδικά στον τομέα των βλαστικών κυττάρων.