Gottfried Kirch további csillagászati oktatást adott a feleségének, ahogyan a nővérének és sok más tanítványának is. Németországban a nők nem járhattak egyetemre, de a csillagászati munka és az égbolt megfigyelése, nagyrészt az egyetemeken kívül zajlott. Így Kirch egyike lett annak a kevés nőnek, aki az 1700-as években a csillagászatban tevékenykedett. Széles körben Kirchin néven vált ismertté, ami a családnév női változata. A Szent Római Birodalomban nem volt ismeretlen, hogy egy nő a csillagászatban tevékenykedjen. Maria Cunitz, Elisabeth Hevelius és Maria Clara Eimmart is aktív csillagászok voltak a XVII. században.
III. Friedrich egy ediktummal bevezette a naptárak monopóliumát Brandenburgban, majd Poroszországban, és naptáradót vetett ki. A monopóliumból származó bevételből a csillagászokat és a III. Friedrich által 1700 júliusában alapított Berlini Tudományos Akadémia tagjait kellett fizetni. III. Friedrich egy csillagvizsgálót is építtetett, amelyet 1711 januárjában avattak fel. Gottfried Kirch a felesége segítségével elkészítette a Chur-Brandenburgischer Verbesserter Calender Auff das Jahr Christi 1701 című sorozat első naptárát, amely nagyon népszerű lett.
Mária és Gottfried egy csapatként dolgoztak együtt. A céhre jellemző módon Arnold tanoncként betöltött pozíciójából férje asszisztensévé lépett elő. Férje csillagászatot tanult a jénai egyetemen, és Johannes Hevelius tanítványa volt. Az akadémián az ő nem hivatalos, de elismert asszisztenseként dolgozott. A nők helyzete a tudományokban hasonló volt, mint a céhekben: megbecsült, de alárendelt pozíció. Együtt végeztek megfigyeléseket és számításokat, hogy naptárakat és efemeridákat készítsenek.
1697-től a Kirchék az időjárási adatokat is rögzíteni kezdték. Adataikat naptárak és almanachok készítéséhez használták fel, és a navigációban is nagyon hasznosak voltak. Kalendáriumaik értékesítését a berlini Tudományos Akadémia bonyolította le.
Az akadémián férje asszisztenseként végzett munkájának első évtizedében Kirch minden este 21 órakor kezdődően megfigyelte az eget. Egy ilyen rutinszerű megfigyelés során egy üstököst fedezett fel. Kirch 1702. április 21-én fedezte fel az úgynevezett “1702-es üstököst” (C/1702 H1). Ma már nem kétséges, hogy Kirch elsőbbséget élvez a C/1702 H1 felfedezésében. Férje aznap esti feljegyzéseiben feljegyezte:
“Kora reggel (kb. 2 óra körül) az ég tiszta és csillagos volt. Néhány éjszakával korábban megfigyeltem egy változócsillagot, és a feleségem (miközben aludtam) meg akarta találni és megnézni magának. Eközben egy üstököst talált az égen. Ekkor felébresztett, és megállapítottam, hogy valóban egy üstökös volt… Meglepődtem, hogy előző este nem láttam.”
Németország egyetlen tudományos folyóirata, az Acta Eruditorum akkoriban latin nyelvű volt. Kirch későbbi, saját nevén megjelent publikációi mind német nyelvűek voltak. Abban az időben férje nem töltött be önálló tanszéket az akadémián, és Kirchék közös problémákon dolgoztak. A házaspár együtt figyelte az eget: a férfi az északi, a nő a déli égboltot, és olyan megfigyeléseket végeztek, amelyeket egy személy egyedül nem tudott volna pontosan elvégezni.
Kirch folytatta csillagászati munkásságát, német nyelven, saját neve alatt publikálva, megfelelő elismeréssel. Publikációi, köztük az Aurora Borealis megfigyelései (1707), a Von der Conjunction der Sonne des Saturni und der Venus című röpirat a Napnak a Szaturnusszal és a Vénusszal való együttállásáról (1709), valamint a Jupiter és a Szaturnusz közelgő együttállásáról (1712), a csillagászathoz való maradandó hozzájárulása lett. Kirch előtt a Szent Római Birodalomban az egyetlen női csillagász, aki saját neve alatt publikált, Maria Cunitz volt. A család barátja és a Berlini Tudományos Akadémia alelnöke, Alphonse des Vignoles mondta Kirch gyászbeszédében: “Ha Kirch asszony és Cunitz asszony hírnevét tekintjük, el kell ismernünk, hogy nincs olyan tudományág… amelyben a nők ne lennének képesek teljesítményre, és hogy különösen a csillagászatban Németország minden más európai állam felett áll.”
1709-ben a Berlini Tudományos Akadémia elnöke, Gottfried von Leibniz bemutatta őt a porosz udvarnak, ahol Kirch kifejtette a napfoltok észlelését. Azt mondta róla:
“Van egy nagyon tanult nő, aki ritkaságnak számíthat. Az ő teljesítménye nem az irodalomban vagy a retorikában, hanem a csillagászat legmélyebb tanaiban rejlik… Nem hiszem, hogy ez a nő könnyen megtalálja párját abban a tudományban, amelyben kiemelkedik… A kopernikuszi rendszert (azt az elképzelést, hogy a Nap nyugalomban van) támogatja, mint korunk minden tanult csillagásza. És öröm hallgatni, ahogyan ezt a rendszert a Szentíráson keresztül védi, amelyben szintén nagyon jártas. A legjobb megfigyelőkkel együtt figyel, és csodálatosan tudja kezelni a kvadránst és a távcsövet.”
A férje 1710-ben bekövetkezett halála után Kirch megpróbálta átvenni a Királyi Tudományos Akadémia csillagászának és naptárkészítőjének helyét. Annak ellenére, hogy kérvényét Leibniz, az akadémia elnöke támogatta, az akadémia végrehajtó tanácsa elutasította a hivatalos pozíció iránti igényét, mondván, hogy “amit neki elismerünk, az a jövőben példaként szolgálhat”, vagyis nem kívántak precedenst teremteni egy nő kinevezésével. Kirch a beadványában kifejtette a pozícióra való alkalmasságát. Pályázatát a kornak megfelelő kifejezésekkel fogalmazta meg, azzal érvelve, hogy alkalmas, mivel férje csillagászati számításokra és megfigyelésekre oktatta. Hangsúlyozta, hogy házassága óta csillagászati munkával foglalkozik, és férje tíz évvel korábbi kinevezése óta az akadémián dolgozik. Kirch beadványában azt állította, hogy “egy ideig, amíg drága elhunyt férjem gyenge és beteg volt, az ő számításai alapján készítettem el a naptárt, és az ő neve alatt adtam ki”. Kirch számára az akadémiai kinevezés nem csupán a becsület jele lett volna, hanem létfontosságú volt a saját és gyermekei jövedelmének biztosításához. Kérvényében azt állította, hogy férje nem hagyott rá eltartási eszközöket. A régi céhes szakmák hagyományai szerint Kirch számára lehetséges lett volna, hogy a férje halála után átvegye férje pozícióját, de az új tudományos intézmények inkább nem követték ezt a hagyományt.
Míg Kirch fontos munkát végzett az akadémián, nem rendelkezett egyetemi diplomával, amivel abban az időben szinte minden akadémiai tag rendelkezett. Ami ennél is fontosabb, a neme a kinevezése ellen hatott. A Berlini Tudományos Akadémia titkára, Johann Theodor Jablonski figyelmeztette Leibnizt, hogy “az, hogy őt hivatalos minőségben tartsák meg, hogy a naptáron dolgozzon, vagy hogy folytassa a megfigyeléseket, egyszerűen nem fog menni. Már férje életében gúnyolódás terhelte az akadémiát, mert naptárát egy nő készítette. Ha most is ilyen minőségben tartanák fenn, a szájak még tágabbra nyílnának”. Leibniz volt az akadémiai tanács egyetlen tagja, aki támogatta kinevezését, és megpróbált anyagi támogatást szerezni számára.
Kirch úgy érezte, hogy kérvényeit neme miatt utasították el. Ezt némileg alátámasztja, hogy helyette a kevés tapasztalattal rendelkező Johann Heinrich Hoffmannt nevezték ki férje helyére. Hoffmann hamarosan lemaradt a munkájával, és nem tette meg a szükséges megfigyeléseket. Még azt is javasolták, hogy Kirch legyen az asszisztense. Kirch ezt írta: “Most súlyos sivatagon megyek keresztül, és mivel… kevés a víz… az íz keserű”. A korban kivételes teljesítményként azonban felvételt nyert a Berlini Tudományos Akadémiára.
1711-ben kiadta a Die Vorbereitung zug grossen Opposition című, nagy visszhangot kiváltó röpiratát, amelyben egy új üstököst jósolt, majd egy Jupiterre és a Szaturnuszra vonatkozó röpirat következett. 1712-ben Kirch elfogadta Bernhard Friedrich von Krosigk pártfogását, aki lelkes amatőrcsillagász volt, és megkezdte a munkát az obszervatóriumában. Férjével együtt már akkor is Krosigk csillagvizsgálójában dolgozott, amikor az akadémiai csillagvizsgáló épült. Krosigk csillagvizsgálójában csillagászmesteri rangot ért el.
Az 1714-ben meghalt báró von Krosigk után Kirch Danzigba költözött, hogy rövid időre egy matematikaprofesszornak segítsen, mielőtt visszatért volna. 1716-ban Kirch és fia, aki éppen akkor fejezte be az egyetemet, ajánlatot kapott, hogy csillagászként dolgozzanak Nagy Péter orosz cárnak, de inkább Berlinben maradt, ahol folytatta a naptárszámítást olyan helységek számára, mint Nürnberg, Drezda, Breslau és Magyarország.
Kiképezte fiát, Christfried Kirchet és lányait, Christine Kirchet és Margaretha Kirchet, hogy segítői legyenek a család csillagászati munkájában, folytassák a naptárak és almanachok készítését, valamint a megfigyelések elvégzését. 1716-ban Hoffmann halála után fiát, Christfriedet és Johann Wilhelm Wagnert nevezték ki megfigyelőnek az akadémiai csillagvizsgálóba. Kirch visszaköltözött Berlinbe, hogy lányával, Christine-nel együtt fia asszisztenseként tevékenykedjen. Ismét az akadémiai csillagvizsgálóban dolgozott, ahol naptárakat számolt. Az akadémia férfitagjai panaszkodtak, hogy túlságosan kiemelkedő szerepet vállalt, és “túlságosan látható volt a csillagvizsgálóban, amikor idegenek látogatták”. Kirchet arra utasították, hogy “vonuljon vissza a háttérbe, és hagyja a beszélgetést… a fiára”. Kirch nem volt hajlandó engedelmeskedni, és az akadémia arra kényszerítette, hogy feladja az obszervatórium területén lévő házát.
Kirch magánúton folytatta a munkát. Kirch 1720. december 29-én Berlinben halt meg lázban.