В 1932 г. М.В. Клёнова плавала в Баренцевом море на боте «Книпович». Во время этого исследовательского рейса впервые был поднят государственный флаг СССР на крайнем северо-западном острове отечественной Арктики – о. Виктория, и обойдена с севера Земля Франца-Иосифа.
В 1933 г. Мария Васильевна возглавила морскую экспедицию на судне «Книпович».
В 1937 году М.В. Клёнова защитила докторскую диссертацию. На основе своих исследований она разработала методику составления грунтовых карт морей. По этой методике и под руководством Марии Васильевны было составлено свыше 150 грунтовых карт для Баренцева, Белого, Каспийского и других морей.
За годы Великой Отечественной войны под руководством М.В. Клёновой было составлено около 200 специальных карт и атласов для военно-морского флота. Она неоднократно выезжала на Северный и Черноморский флоты, где работала над составлением пособий, читала лекции подводникам. За работу в военное время в 1943 г. М.В. Клёнову наградили орденом Трудового Красного Знамени.
Мария Васильевна в ходе своих научных работ выделила геологию моря в самостоятельную науку. Еще в довоенное время она написала первое фундаментальное руководство по новой науке – «Геология моря», которое было издано в 1948 г.
В 1945-1953 гг. М.В. Клёнова приняла активное участие в подготовке и издании уникального Морского атласа – подлинной энциклопедии морей. В эти годы М.В. Клёнова работала на Каспийском море. По докладу экспедиции, возглавляемой Марией Васильевной, было принято первое решение об освоении знаменитого морского месторождения нефти «Нефтяные камни».
За научные работы по изучению дна Каспия в 1965 г. М.В. Клёновой и двум ее сотрудникам была присуждена премия Академии наук имени академика И.М. Губкина.
В составе морских экспедиционных отрядов Мария Васильевна продолжила работу в Охотском море, у берегов Антарктиды, побывала с исследованиями на дрейфующей станции СП-4, неоднократно плавала в Атлантике (1959-1963 гг.). В 1968 г., в год своего 70-летия, она вышла в море на новом НИС «Академик Курчатов», а в 1972 г. пошла в плавание на «Витязе», «ветеране» исследовательского флота.
С 1955 г. научная деятельность М.В. Клёновой была связана с главным академическим научным центром по изучению океана – Институтом океанологии им. П.П. Ширшова. Результатом многолетних работ на Атлантике явилась монография «Геология Атлантического океана», написанная М.В. Клёновой в соавторстве с В.М. Лавровым и изданная в 1975 г.
За заслуги перед Отечеством М.В. Клёнова была награждена орденом Ленина (1951 г.), орденом «Знак Почета» (1975 г.), ей было присвоено звание Заслуженного деятеля науки и техники РСФСР (1969 г.).
Именем М.В. Клёновой названы горы на побережье Русской гавани на Новой Земле, где она проводила научные исследования.
Мария Васильевна была смелой и самоотверженной исследовательницей, первопроходцем в науке, она опускалась в морские глубины на аппарате – прообразе современного батискафа, плавала и проводила исследования в арктических льдах и в штормовой Атлантике, высаживалась на ледяной шельф Антарктиды и на дрейфующие льдины в Северном Ледовитом океане. Она прожила незаурядную, удивительную жизнь, вырастив многочисленных учеников. В её память названа океанская впадина, открытая гидрографической экспедицией Северного флота в 1981-1983 годах.
Основные труды:
- Клёнова М.В. Геология моря. 1948.
- Клёнова М.В. Геология дельты Волги. 1951 (соавтор).
- Клёнова М.В. Геология Баренцева моря. 1960.
- Клёнова М.В. Геологическое строение подводного склона Каспийского моря. 1962. (соавтор).
- Клёнова М.В. Осадки Арктического бассейна по материалам дрейфа л/п Г. Седов. (1962).
- Клёнова М.В. Геология Атлантического океана. 1975. (соавтор В.М. Лавров).