เมื่อจบปริญญาเอก เธอเข้าทำงานเป็นนักวิจัยที่สถาบันคณิตศาสตร์เคลย์และดำรงตำแหน่งศาสตราจารย์ที่มหาวิทยาลัยพรินซ์ตันก่อนจะไปดำรงตำแหน่งศาสตราจารย์ที่มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดใน พ.ศ. 2552[12]

มีร์ซอฆอนีได้รับรางวัลเหรียญฟีลดส์ใน พ.ศ. 2557 จากงานวิจัยเกี่ยวกับผิวรีมันและปริภูมิมอดุลัสของผิวรีมัน[13] ซึ่งเธอเป็นผู้หญิงคนแรกและชาวอิหร่านคนแรกที่ได้รับรางวัลนี้

เธอนิยามตัวเองว่าเป็นนักคณิตศาสตร์ที่ "ช้า" เธอเชื่อว่าต้องทุ่มเทและตั้งใจเพื่อที่จะได้เห็นความงามของคณิตศาสตร์ ขณะที่เธอกำลังขบคิดปัญหา เธอจะวาดรูปการ์ตูนแล้วทดสมการคณิตศาสตร์ที่เธอคิดรอบตัวการ์ตูนที่เธอวาด ลูกสาวของเธอใช้คำว่า "วาดภาพ" เมื่อพูดถึงวิธีการทำงานของมีร์ซอฆอนี[14][15]