Marie-Laure Pain est en cinquième année de doctorat d'histoire de l’art et archéologie à l’école doctorale de Paris-Ouest Nanterre «Milieux, cultures et sociétés du passé et du présent» sous la direction de Jean-Pierre Caillet. Le titre de sa thèse est : «L’architecture monastique à l’époque de Charlemagne». Elle a été boursière et associée au groupe de recherche «Charlemagne» à l’Institut historique allemand de Paris de 2011 à 2014. Depuis, elle en demeure chercheuse invitée.