Ťažisko vedeckej a výskumnej práce Márie Potemrovej spočíva v regionálnej hudobnej historiografii. Venovala sa jej popri bohatej publicistickej, editorskej, mimoriadne zanietenej pedagogickej činnosti na Konzervatóriu v Košiciach a organizátorským aktivitám v kultúrnom živote mesta. Jednou zo základných pracovných metód, ktoré využívala pri svojej výskumnej práci bol dôkladný pramenný výskum v archívoch. Vo veľkej miere ju ovplyvnili aj pracovné postupy jej manžela bibliografa Dr. Michala Potemru, ktorý pracoval v Štátnej vedeckej knižnici v Košiciach. Prostredníctvom metódy rozpisu článkov zo slovenských a inorečových novín a časopisov z rokov 1848 – 1918, ktorému sa venoval a riadil ho, získala cenné informácie z hudobnej oblasti regiónu z dobovej tlače. Údaje a poznatky z článkov v periodikách sa stali základnou bázou ďalšieho výskumu a v mnohých prípadoch priniesli cenné objavy nepoznaných faktov a neznámych súvislostí.

Za jednu z prvých hudobno-historických prác Márie Potemrovej môžeme považovať 1. časť Dejín hudobnej školy v Košiciach (1784 – 1886), ktorá bola uverejnená vo Vlastivednom sborníku I. vydanom Archívom mesta Košíc v r. 1955. Túto tematiku rozpracovala aj neskôr vo svojej diplomovej práci Dejiny hudobnej školy v Košiciach (Bratislava : FF UK, 1959). Problematika dejín hudobného školstva v Košiciach doplňovaná, spresňovaná a rozširovaná sa stala aktuálnou témou počas dlhšieho obdobia a bola publikovaná aj v kolektívnej monografii 200 rokov hudobného školstva v Košiciach. (Zost. Štefan Merešš. Košice : Východoslovenské vydavateľstvo, n. p. Košice pre Národný výbor mesta Košíc – odbor školstva, 1984). V štyroch štúdiách rozobrala podrobnú históriu vzniku, učebnú náplň, fungovanie Hudobnej školy v Košiciach v r. 1784 – 1886, 1886 – 1918, 1919 – 1945 a 1945 – 1961. Venovala sa aj pedagógom školy, ich koncertnej činnosti a úspechom žiakom. Priložené sú prehľadné tabuľky hospodárenia školy, počty žiakov a pedagógov v jednotlivých oddeleniach. V zborníku Východoslovenského múzea v Košiciach Historica Carpatica uverejnila M. Potemrová štúdiu Konzervatórium v Košiciach v rokoch 1951 – 1986 (Historica Carpatica 19/1988 : Zborník Východoslovenského múzea v Košiciach. Košice : Východoslovenské vydavateľstvo, n. p. Košice pre Východoslovenské múzeum v Košiciach, 1988, s. 161 – 174). Ponúka prehľadný organizačný vývoj školy od prvotného vyčlenenia žiakov vyšších ročníkov existujúcej Hudobnej školy v Košiciach, ktorým bolo umožnené štúdiom na Pedagogickom oddelení pre prípravu kandidátov učiteľstva základných hudobných škôl založenom v r. 1951 získať stredoškolské a vyššie odborné vzdelanie na úrovni učiteľov základných ľudových škôl, cez vyššiu hudobnú školu v rokoch 1956 – 1959 až po jej premenu na konzervatórium. Približuje postupný vznik jednotlivých oddelení inštitúcie, ich vzdelávací program, pedagogické obsadenie. Zverejňuje niektoré kvantitatívne i kvalitatívne ukazovatele školy.

Pre vlastivedné monografie miest Prešova, Bardejova a Rožňavy, ktoré vychádzali od polovice 60-tych do konca 70-tych rokov 20. storočia spracovala časti o mestskej hudobnej kultúre. Obsahovali základný prehľad o hudobnom živote regiónu od najstarších čias, mená a činnosť najvýznamnejších postáv hudobného diania v udaných mestách východného Slovenska vo vybranom období. (Hudobné pamiatky. In: Dejiny Prešova. 1. zv. Košice : Východoslovenské vydavateľstvo, 1965, s. 260 – 263; Hudobný život. In: Dejiny Prešova. 2. zv. Košice : Východoslovenské vydavateľstvo, Košice, 1965, s. 106 – 109, 223 – 231; Hudobný život Bardejova za feudalizmu. In: Dejiny Bardejova. Košice : Východoslovenské vydavateľstvo, 1975, s. 191 – 193; Hudobné pamiatky Rožňavy v období feudalizmu. In: Dejiny Rožňavy. 1. zv. Košice : Východoslovenské vydavateľstvo, 1978, s. 491 – 498; Hudobný život Rožňavy v období kapitalizmu. In: Dejiny Rožňavy. 2. zv. Košice : Východoslovenské vydavateľstvo, 1978, s. 186 – 188).

Dvojzväzková tematická bibliografia Hudobný život v Košiciach v rokoch 1848 – 1918 vydaná Štátnou vedeckou knižnicou v Košiciach v r. 1981 patrí k najzávažnejším hudobno-historickým prácam na Slovensku o období rokov 1848 – 1918. Dielo vychádza z pramennej základne excerpovaných periodík skúmaného obdobia v rámci dlhodobého plánu Štátnej vedeckej knižnice v Košiciach „Bibliografia článkov z inorečových novín na Slovensku 1848 – 1918“. Z celkového počtu asi 110 000 bibliografických záznamov excerpovaných v knižnici bolo využitých viac ako 5 tisíc. Na základe ich následného systematického usporiadania sa vytvoril informačný základ pre rekonštrukciu historického obrazu hudobného života v Košiciach do r. 1918. Fundovaný bibliografický prehľad (štúdia) v prvom zväzku a chronologicky radená bibliograficko-popisná časť v druhom zväzku približuje dejiny, udalosti, základné piliere hudobného života v Košiciach. Záujemcovi o hudobné divadlo, hudobné spolky alebo spevokoly, cirkevnú hudbu, vojenské orchestre, operné predstavenia a tanečné umenie alebo o skladateľov a teoretikov poskytuje prehľadným spôsobom, s profesionálnou metodikou a obsahovou jedinečnosťou odpovede na mnohé otázky výskumu. Pomocný aparát tvoria repertoárový a menný register. Dielo získalo Cenu Ústredného výboru Zväzu slovenských skladateľov v r. 1982.

Bádateľskú pozornosť venovala životu a dielu skladateľa, organistu, dirigenta a pedagóga Oldřicha Hemerku. V r. 1962 vyšla jej štúdia Východoslovenský skladateľ Oldřich Hemerka. Osobnosť skladateľa a jeho tvorba bola témou, ktorej sa venovala dlhodobo, doplňovala nové poznatky, informácie a súvislosti zo svojho výskumu, aby ho predstavila odbornej i laickej verejnosti v správnom svetle a potrebnej vážnosti. Odkrytie dovtedy nezhodnoteného významu a prínosu Hemerku pre hudobnú kultúru mesta a regiónu vyústilo v inštalovaní pamätnej tabule a napokon v založení Nadácie Hemerkovcov. V spoluautorstve s Ditou Marenčinovou a Júliou Bukovinskou publikovala štúdie aj o ďalších členoch rodiny – synovi Júliusovi Ivanovi, hudobnom skladateľovi a klaviristke Márii Hemerkovej-Mašikovej (Muzikantská rodina Hemerkovcov. Košice : Nadácia Hemerkovcov; Slovenská hudobná únia Regionálne združenie v Košiciach, 1992. 23 s.; POTEMROVÁ, Mária. Oldřich Hemerka. Košice : Nadácia Hemerkovcov v Košiciach, 1997. 13 s. ) Podrobne sa venovala skúmaniu ďalších osobností hudobného života východného Slovenska: Karla Hodytza, Vojtecha Měrku, Jozefa Grešáka a iných. Sama bola iniciátorkou pri vyhľadávaní a oživovaní tvorby starých majstrov. Hudobného skladateľa a zároveň kolegu pedagóga na košickom konzervatóriu Jozefa Podprockého inšpirovali jej objavy autografov zachovalých skladieb F. X. Zombu v Archíve mesta Košíc k revízii a aktualizácii jeho dobových omší. Konkrétne si vybral Missu brevis ex D op. 23, č. 2 a tiež nešpory Vesperae No 2, ktoré obsahujú 9 žalmov a chválospev Magnificat. Toto svoje dielo J. Podprocký nazval Vesperae Cassovienses op. 23, č. 1 (Košické nešpory, 1966). Hudobná história sa stala inšpiračným zdrojom pre skladateľa a pri príležitosti 200. výročia narodenia F. X. Zombu sa ešte raz vrátil k jeho osobnosti napísaním skladby pre organ Reminiscentio supra F. X. Zomb v r. 1979.

M. Potemrová stála aj v pozadí revízie niektorých cirkevných diel z odkazu Oldřicha Hemerku Jozefom Podprockým. Hudobný materiál – Hemerkove partitúry uložené v depozite Východoslovenského múzea v Košiciach skladateľ prevzdušnil, vyčlenil sólistické party zo zboru, prisúdil náročnejšiu funkciu sólistom a vznikli diela vhodné aj pre koncertné pódium, nielen na využitie v chráme. Systematicky študoval aj archívne materiály košických skladateľov Jozefa Jána Janigha, Antona Húsku a Jozefa Kernera, ktoré nielen zužitkoval pri reštaurovaní ich nedokončených a zabudnutých partitúr, ale stali sa aj inšpiráciou pre vlastnú tvorbu.

V 60-tych rokoch 20. storočia nadviazal s profesorkou Potemrovou kontakt poľský básnik, autor piesní a zberateľ ľudovej slovesnosti Aleksander Kulisiewicz. Obrátil sa na ňu so žiadosťou o pomoc pri analýze a dokumentácii ľudových piesní, melódie ktorých počas pobytu v koncentračnom tábore Sachsenhausen tajne hrával, resp. pripravil text na známu melódiu. Výsledky tejto korešpondencie a fundovaná odpoveď M. Potemrovej k pôvodu niektorých ľudových piesní z východného Slovenska na podklade zbierky Michala Potemru Sbierka východoslovenských ľudových piesní (1943) prispeli k objasneniu niektorých faktov a na základe spomienok A. Kulisiewicza sa stali dokladom, že slovenská pieseň mala v takých krutých časoch a ťažkých podmienkach koncentračného tábora poslanie aspoň na krátku chvíľu vniesť nádej do duše väzňov. Výsledky svojho bádania Kulisziewicz zhrnul v diele Nech wiatr ja ponesie (Łodź, 1975). Korešpondenciu z r. 1966 a 1976, ktorú pani profesorka venovala svojej žiačke Agáte Schindlerovej, táto spracovala v článku V lágri som sa zamiloval do slovenskej ľudovej piesne... a článok vyšiel v odbornom časopise Hudobný život pri príležitosti 100. výročia narodenia Márie Potemrovej (Hudobný život. Roč. 54, č. 1 – 2, 2022, s. 24 – 35).

Snahou Márie Potemrovej bolo zriadenie výskumného pracoviska, hudobného odboru SAV v Košiciach, ktoré by mohlo dopomôcť k vývoju muzikológie na východnom Slovensku a tiež uplatneniu časti absolventov Konzervatória v Košiciach. Tento zámer sa jej nepodarilo zrealizovať.

Ako editorka a zostavovateľka stála za ojedinelým projektom Hudobný život východného Slovenska v období budovania socializmu. Predstavoval sedem zborníkov seminárnych a absolventských prác žiakov košického konzervatória z obdobia rokov 1963 – 1973. Počas nasledujúcich rokov to bolo veľké množstvo jubilejných zborníkov a zborníkov z konferencií a seminárov (Hudobné školstvo v Košiciach v rokoch 1945 – 1964: Sborník k príležitosti 20. výročia oslobodenia ČSSR a 180. výročia vzniku Hudobnej školy v Košiciach. Košice : Okresný národný výbor, odbor školstva a kultúry v Košiciach, 1964. 58 s.; Hudobné divadlo v Košiciach 1789 – 1989 : Zborník referátov z muzikologickej konferencie. Košice : Slovenská hudobná únia, 1991. 192 s.)