Od 1827 zajęła się mechaniką i fizyką Newtona. Rezultatem była jej najbardziej znana praca pt. Mechanism of the Heavens (Mechanizm nieba) (wydana w 1834), za którą została uhonorowana marmurowym popiersiem w hallu siedziby Royal Society w Londynie. W 1835 wybrano ją jako pierwszą kobietę (razem z Caroline Herschel) na członka Royal Astronomical Society i otrzymała od króla pensję 200 funtów rocznie. Później została członkiem kilkunastu innych europejskich towarzystw naukowych. W 1827 przełożyła na angielski dzieła Laplace'a. Za swoje osiągnięcia w 1869 została uhonorowana Złotym Medalem Królewskiego Towarzystwa Geograficznego (Patron's Medal).
W 1848 opublikowała kolejną pracę pt. Physical Geography (Geografia fizyczna), która stała się popularnym podręcznikiem na następnych 50 lat. W 1869 wydała ostatnie książki: kompendium najnowszych badań naukowych pt. Molecular and Microscopic Science (Nauka molekularna i mikroskopowa) oraz autobiografię. Badaniami naukowymi zajmowała się aż do śmierci w wieku 91 lat. Spoczywa na cmentarzu Cimitero acattolico di Santa Maria della Fede.
Zmarła 28 listopada 1872 r. w Neapolu
Upamiętnienie Imieniem Mary Somerville nazwano m.in.