Съвместно с колеги изучава ефектите на късодействащи, тензорни и дългодействащи нуклонни корелации върху ядрената спектрална функция, импулсните разпределения на нуклоните, вероятностите за запълване на едночастичните състояния. Развива представянето на естествени орбитали и функции на припокриване

В областта на експерименталната ядрена физика при ниски енергии участва в създаването на програми за пресмятане поведението на радиоактивни ядрени снопове

Професионален опит:

Хабилитира се през 1983 година

Работи като научен сътрудник (1978–1982), старши научен сътрудник ІІ степен (1983–1992) и ст.н.с. І ст. (от 1997) в Лабораторията по теоретична ядрена физика при Института за ядрени изследвания и ядрена енергетика – БАН.

Работи в Техническия университет в Мюнхен и в групата по теория на ядрото в университета в Тенеси, Ноксвил (UTK). Успешно сътрудничи с Националната лаборатория в Оук Ридж (ORNL)

От 2006 година проф. дфн Марио Стоицов участва успешно в международния проект UNEDF съвместно с около 50 физици и компютърни специалисти в областта на приложната математика

Награди:

От 1996 година е член на Американското физическо дружество.

Публикации:

1. I. Petkov, M. Stoitsov, Nuclear Density Functional Theory (Oxford Studies in Physics, Clarendon Press, Oxford, U.K., 1991)