Do roku 1950 pełniła funkcję asystenta na Uniwersytecie Warszawskim.
W 1949 roku wyjechała do Stanów Zjednoczonych, gdzie przez rok wykładała na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley. W tym samym czasie była studentką Alfreda Tarskiego, pod jego kierunkiem napisała i obroniła w 1950 roku pracę doktorską Arithmetical properties of abelian group. Praca ta została w 1956 roku nagrodzona Nagrodą Ministra Szkolnictwa Wyższego. Do 1967 roku czterokrotnie wizytowała Berkeley, kiedy wykładała bądź prowadziła badania na uniwersytecie.
W 1954 roku została docentem w Katedrze Geometrii na wydziale matematyki i fizyki Uniwersytetu Warszawskiego, gdzie w 1958 powstało seminarium badawcze, zwane centrum warszawskiej szkoły podstaw geometrii Szmielew. Od 1958 do 1962 roku pracowała jako docent w Instytucie Matematycznym PAN. Jednocześnie w latach 1959–1961 była prezesem Oddziału Warszawskiego PTM. W 1959 roku wystąpiła z PZPR. Za swoją działalność w 1960 roku otrzymała nagrodę naukową Wydziału III PAN, a w 1962 roku została laureatką Konkursu PTM im. Banacha, Janiszewskiego, Mazurkiewicza, Sierpińskiego, Ważewskiego i Zaremby otrzymując nagrodę im. Stefana Mazurkiewicza.