Maria Mitchell hatte Glück: Ihr Vater, William Mitchell war ein begeisterter Astronom und Lehrer. Er ermunterte seine naturwissenschaftlich talentierte Tochter und gab ihr selbst Mathematik- und Astronomieunterricht. Damit nahm sie in dem frühen 19. Jahrhundert, als so genannt "höhere Töchter" lediglich in Hauswirtschaft und den schönen Künsten unterrichtet wurden, eine Sonderrolle ein.

1847 entdeckte sie vom Observatorium ihres Vaters aus den später nach ihr benannten Kometen und bereits ein Jahr später, 1848 wurde sie als erste Frau in die American Academy of Arts and Sciences aufgenommen und 1850 in die Association for the Advancement of Science . Bis sie 1865, wiederum als erste Frau, zur Professorin für Astronomie am renommierten Vassar College ernannt wurde, vergingen nochmals 20 Jahre. In der Zwischenzeit arbeitete sie als Bibliothekarin, bildete sich mit Hilfe der ihr anvertrauten Bücher weiter und studierte Astronomie bei ihrem Vater, mit dem sie auch gemeinsam arbeitete. 1869 wurde sie - ebenfalls als erste Frau - in die American Philosophical Society - berufen.

1875 wurde die engagierte Mitchell zur Präsidentin der 1873 von ihr gegründeten American Association for the Advancement of Women (AAW) gewählt.

Bis 1888 war Mitchell Professorin am Vessar College. Daneben leitete sie den Wissenschaftsrat der AAW bis kurz vor ihrem Tod.

Neben ihren astronomischen Entdeckungen hat sich Maria Mitchell zeitlebens für mehr Frauen in den Naturwissenschaften eingesetzt. Sie kritisierte die Mittelmässigkeit der Mehrheit ihrer männlichen Kollegen und betonte stets wieder, dass die Wissenschaft dringend die Fähigkeiten und das Wissen der Frauen bedürfe: "We especially need imagination in science. It is not all mathematics, nor all logic, but is somewhat beauty and poetry."

Mitchell war eine der berühmtesten Wissenschafterinnen (Männer und Frauen) in den Vereinigte Staaten Amerika des 19. Jahrhunderts.

Mitchell galt als ausgezeichnete Professorin, die sich für ihre Studentinnen einsetzte und sie dabei unterstützte, wirklich gute Wissenschafterinnen zu werden, obwohl sie "nur" Frauen waren. Sie legte großen Wert auf praktische Erfahrungen und machte sich stets wieder gerne über reine Theoretiker lustig, die all ihr Wissen aus Büchern hatten. Nach ihr konnte jemand, der gewisse Vorgänge nicht selbst beobachtet oder empirisch nachgewiesen hatte, niemals wirklich auf sein Wissen vertrauen. "Did you learn that from a book or did you observe it yourself?" war ihre berühmteste Frage, mit der sie in die Annalen der US-amerikanischen Wissenschaft einging. Sie stellte diese Frage nicht ca. ihren Studentinnen, sondern auch ihren Astronomen-Kollegen und machte sich damals bei diesen mehr als unbeliebt.

Für die Entdeckung des Mitchell-Kometen wurde sie vom König von Dänemark mit einem Orden ausgezeichnet.

Nach ihrem Tod wurde zu Ehren Maria Mitchells die Maria Mitchell Astronomical Society gegründet. 1905 wurde sie in die Hall of Fame for Great Americans aufgenommen.

• Helen L. Morgan: Maria Mitchell, First Lady of American Astronomy. Presbyterian Pub Corp, 1977. ISBN 0664326145