Η Μαρία Μουστάκα είναι Καθηγήτρια Υδροβοτανικής – Υδροοικολογίας στο Τμήμα Βιολογίας, ΑΠΘ.  Πυρήνας της έρευνας της είναι η βιοποικιλότητα μικροοργανισμών λιμνών, λιμνοθαλασσών και θαλασσών (μορφολογική, ταξινομική, φυλογενετική και λειτουργική βακτηρίων, αρχαίων, μικροφυκών και πρωτοζώων). Η έρευνά της εστιάζει στην βιοποικιλότητα φυτοπλαγκτού, βακτηριοπλαγκτού και πρωτοζωοπλαγκτού σε σχέση με τη λειτουργία των τροφικών πλεγμάτων και τη λειτουργία της βιολογικής αντλίας άνθρακα του υδάτινου περιβάλλοντος με εφαρμογές στην εκτίμηση της περιβαλλοντικής κατάστασης σύμφωνα με Ευρωπαϊκές Οδηγίες (π.χ. WFD, MSFD) και Διεθνείς Συμβάσεις. Την τελευταία δεκαετία η έρευνά της εστιάζει στις επιπτώσεις της κλιματικής αλλαγής (αύξηση θερμοκρασίας, κύματα καύσωνα, οξίνιση ωκεανών και αλλαγές της αλατότητας) στη θαλάσσια βιοποικιλότητα. Υπήρξε μέλος της ερευνητικής ομάδας του GEOMAR Helmholtz Centre for Ocean Research Kiel, Germany (2012-2013) στο ερευνητικό πρόγραμμα BIOACID εξετάζοντας τις επιπτώσεις της οξίνισης σε βιοκοινότητες της Βαλτικής θάλασσας (χρηματοδότηση από το German Federal Ministry of Education and Research). Συμμετείχε στο BEN-Network (non-random biodiversity experiments network) (University of Helsinki). Στο τρέχον ερευνητικό πρόγραμμα EMERGE (Horizon 2020) είναι υπεύθυνη για τα οικοτοξικολογικά πειράματα στην Ανατολική Μεσόγειο διερευνώντας τις επιπτώσεις των scrubber effluents των πλοίων στο θαλάσσιο περιβάλλον και ειδικότερα στο βακτηριοπλαγκτό και φυτοπλαγκτό σε πολλαπλά επίπεδα (από το γονίδιο στο οικοσύστημα) σε σχέση με το δυναμικό φυσικής/βακτηριακής διάσπασης των τοξικών πολυκυκλικών αρωματικών υδρογονανθράκων και τη ροή άνθρακα στα θαλάσσια τροφικά πλέγματα. Συμμετέχει στην εμβληματική δράση στη διαθεματική περιοχή 6.2 Energy – Climate / Πράσινη Ναυτιλία. Συνεργάζεται στην έρευνα για την αξιοποίηση ποικίλων υγρών αποβλήτων στην παραγωγή βιομάζας μικροφυκών/κυανοβακτηρίων  για την παραγωγή βιοκαυσίμων.