为了证明这种方法应用于正常儿童的可能性，蒙台梭利决心重新研究正常教育学。她为自己的人生做了一次大抉择——她从驰誉全欧的校长高位上离开，回到罗马大学重做学生。
蒙台梭利在罗马大学哲学系继续深造，进修哲学、教育学、实验心理学和人类学，同时广泛阅读夸美纽斯、洛克、卢梭、裴斯泰洛齐、福禄贝尔等人的教育名著，为教育未来的“新人类”积极地研究，以便彻底探索人类成长的自然法则和孩子的究竟，找出科学的教育理论和方法。经过了沉潜苦研的7年，她逐渐地找出了人类生命发展的规律，发现了一个新世界——儿童的成长和心灵的奥秘，也逐步地形成她的初步思想和理论。所缺乏的就是验证的机会了。
1904~1908年她曾担任罗马大学人类学讲师，试图把人类学的一般原理运用于教育研究。