Η Δρ Μαρία Κώτσου έχει ασχοληθεί με την μελέτη προβιοτικών μικροοργανισμών και των ιδιοτήτων τους καθώς και με την επίδραση αυτών στην ανθρώπινη υγεία και ασθένεια. Επίσης έχει ασχοληθεί με την αξιοποίηση και βιομετατροπή των υγρών αποβλήτων ελαιοτριβείων, τον ρόλο τους στην διαμόρφωση του εδαφικού μικροβιόκοσμου καθώς και με την βιοαποικοδόμηση των αποβλήτων που προκύπτουν από την επεξεργασία της βρώσιμης ελιάς.