Leakey fece il suo apprendistato in archeologia sotto Dorothy Liddell a Hembury nel Devon, 1930-1934, per la quale fece anche delle illustrazioni. Nel 1934 fece parte di uno scavo a Swanscombe dove scoprì il più grande molare di elefante conosciuto in Gran Bretagna, ma ebbe bisogno di assistenza per identificarlo. p47
Olduvai
Gli anni dal 1935 al 1959, trascorsi a Olduvai Gorge nelle pianure del Serengeti nel nord della Tanzania, hanno prodotto molti strumenti di pietra, da strumenti primitivi per tritare la pietra ad asce a mano multiuso. Questi reperti provenivano da culture dell'età della pietra datate da 100.000 a due milioni di anni fa.
I Leakeys portarono alla luce un cranio di Proconsul africanus sull'isola di Rusinga, nell'ottobre 1948.
Nel 1960, non potendo lasciare il museo se non nei fine settimana, Louis nominò Mary direttore degli scavi di Olduvai. Portò uno staff di uomini delle tribù Kamba, invece di Kikuyu, che, secondo lei, si approfittavano di Louis. Il primo, Muteva Musomba, aveva tenuto i pony dei suoi figli. Ha reclutato Kamoya Kimeu tra gli altri. Mary creò il campo 5 sotto la direzione di Jonathan. Aveva 19 anni. Da allora in poi aveva il suo staff e i suoi collaboratori.
Mary raccoglieva e setacciava sul posto fin dal mattino presto, vestita con vecchi abiti, fumando sigarette a catena, sempre circondata dal suo dalmata. Lei e Louis comunicavano via radio. Nei fine settimana lui guidava senza sosta ad alta velocità le 357 miglia tra Olduvai e Nairobi. I ragazzi adolescenti, Richard e Philip, erano in vacanza sul posto.
Dopo Luigi
Dopo la morte del marito di Mary, continuò il suo lavoro a Olduvai e Laetoli. Fu qui, nel sito di Laetoli, che scoprì fossili di ominini che avevano più di 3,75 milioni di anni. Scoprì anche quindici nuove specie di altri animali e un nuovo genere.
Dal 1976 al 1981 Leakey e il suo staff hanno lavorato per scoprire la traccia dell'impronta dell'ominide di Laetoli, lasciata nelle ceneri vulcaniche circa 3,6 milioni di anni fa. Gli anni che seguirono questa scoperta furono pieni di ricerche a Olduvai e Laetoli, il lavoro di follow-up delle scoperte e la preparazione di pubblicazioni.