Usai lulus, pemerintah menugaskan Marie Thomas berdinas sebagai dokter pemerintah di Centrale Burgerlijke Ziekeninrichting (CBZ) atau sekarang dikenal sebagai RS Cipto Mangunkusumo. Selama itu, ia dikenal sebagai dokter spesialis ginekologi dan kebidanan yang bertalenta.
Marie Thomas bahkan menjadi salah satu dokter yang pertama terlibat dalam kebijakan mengontrol kelahiran bayi lewat metode kontrasepsi INtrauterine Device (IUD).
Kehidupan percintaan Marie Thomas juga berjalan begitu menyenangkan. Ia bertemu dengan calon suaminya, yakni Mohammad Yusuf saat bersekolah di STOVIA. Ia pun menikah dan pindah ke Padang, kampung halaman Yusuf dan bekerja di sana.
Dari pernikahan itu, Marie Thomas dan Yusuf memiliki dua anak, bernama Sonya dan Eri. Walaupun begitu, kecintaannya dengan dunia kedokteran tidak pernah surut.
Pada tahun 1950, Marie Thomas mendirikan sekolah kebidanan di Bukittinggi. Sekolah tersebut merupakan yang pertama kali berdiri di Sumatera dan kedua di Indonesia.
Hingga akhir hayatnya, ia mendedikasikan diri dalam dunia kedokteran dan kebidanan. Marie Thomas meninggal dunia pada tahun 1966 karena pendarahan otak secara tiba-tiba. Ia pun dikenal sebagai dokter perempuan pertama di Indonesia.