Основные научные работы относятся к теории внутреннего строения и эволюции звёзд и к космической геодезии. В 1949—1950 совместно с П. П. Паренаго выполнила детальное исследование зависимостей масса — светимость и масса — радиус для каждой из последовательностей на диаграмме Герцшпрунга — Рассела. Совместно с В. Г. Фесенковым и Паренаго рассмотрела возможность эволюции звёзд вдоль главной последовательности с потерей массы путем корпускулярного излучения.
Лауреат Государственной премии СССР (1975), премии им. А. Галабера Международной астронавтической федерации (1963), награждена Орденом Трудового Красного Знамени (1975), орденом «Знак почёта» (1961). С 1987 г. — заслуженный деятель науки РСФСР.
В её честь названа малая планета 1904 Масевич (), открытая Т. М. Смирновой 9 мая 1972 года в Крымской астрофизической обсерватории.
