Agrégée de lettres modernes, Marie Gautheron a enseigné l’analyse plastique, l’histoire et la théorie de l’art à l’ENS de Fontenay-Saint Cloud, puis à l’ENS de Lyon, jusqu’en 2010 – enseignement qui a donné lieu à la publication, papier ou numérique, de nombreux travaux réalisés sous sa direction par des étudiants de l’ENS.
De 2006 à 2008, avec Claire Merleau-Ponty, (Ecole du Louvre), et en collaboration avec le musée du Quai Branly et le musée des Confluences, elle a conduit un projet qui a permis aux étudiants des deux Ecoles de réaliser une exposition consacrée à l’articulation art-anthropologie, “Sur les traces du serpent” (musée des Confluences, Lyon, novembre-décembre 2008), et elle a dirigé la publication d’un ouvrage, L’aventure d’une exposition – Sur les traces du serpent (ENS Editions, Ecole du Louvre, Musée du Quai Branly, 2008), ainsi qu’un site ( tracesduserpent.ens-lyon.fr).
Depuis 2010, elle participe au projet de recherche “ retour sur la Mission Dakar-Djibouti : mettre en circulation les savoirs et les objets”, qui réunit des chercheurs de l’ENS Lyon et de l’Université Paris Ouest Nanterre.
Elle a dirigé l'ouvrage sur L'Honneur dans la collection " Morales " aux éditions Autrement.