M. studierte Mathematik, Physik und Flugmechanik an der TH München. Nach erfolgreichem Abschluss des Studiums als Diplom-Ingenieurin arbeitete sie ab 1928 an der Deutschen Versuchsanstalt für Luftfahrt (DVL) in Berlin-Adlershof. Sie ließ sich als Pilotin ausbilden, um ihre wissenschaftlichen Arbeitsergebnisse unter Flugbedingungen selbst prüfen zu können. 1936 wurde M wegen ihrer jüdischen Herkunft großväterlicherseits bei der DVL entlassen und fand bei den Askania-Werken in Berlin-Friedenau Anstellung. Hier war sie an der Entwicklung von Navigationsgeräten beteiligt. 1937 heiratete sie den Althistoriker Alexander Schenk Graf von Stauffenberg, Bruder des Claus Schenk Graf von Stauffenberg. Im gleichen Jahr wurde sie als zweite Frau Deutschlands zum Flugkapitän ernannt. Während des Zweiten Weltkrieges arbeitete sie theoretisch und praktisch an der Verbesserung der Zielgeräte für Sturzflugvisiere mit. Die als „kriegswichtig“ eingestufte Arbeit brachte ihr die „Gleichstellung mit arischen Personen“. Sie absolvierte tausende von Flügen, erhielt hohe Auszeichnungen und wurde 1944 promoviert. Nach dem Attentat vom 20. Juli 1944 auf Hitler wurden sie und ihr Mann in Sippenhaft genommen. Wegen ihrer kriegswichtigen Arbeit kam sie nach sechs Wochen wieder frei, während ihr Mann in Haft blieb. Als sie im April 1945 den Versuch unternahm, ihren Mann zu befreien, wurde ihr Flugzeug abgeschossen. Sie erlag nach wenigen Stunden ihren sich bei der Notlandung der Maschine zugezogenen Verletzungen. Ihr Mann überlebte dank seiner Befreiung am 4. Mai 1945 das Nazi-Regime und wurde 1948 auf den Lehrstuhl für Alte Geschichte der Ludwig-Maximilians-Universität München berufen, den er bis zu seinem Tod 1964 innehatte