Marie Spohn studerar omsättningen av kol, fosfor och kväve i mark. Hon är särskilt intresserad av hur ämnenas kretslopp är sammanlänkade genom olika biologiska och kemiska processer. För att få en bättre förståelse för omsättningen använder hon bland annat markkemiska analyser, isotoper och mikrobiologiska verktyg. Under senare år har hon studerat jordar i många regioner, inklusive Chile, Sydafrika och USA. I framtiden kommer hon att fokusera på omsättning av näringsämnen i svensk skogsmark.