De 1970 à 2011, M. Levine a été chercheur principal à la direction des sciences du centre de recherche Langley de la NASA à Hampton, en Virginie. De 2007 à 2010, il a été scientifique pour le programme Mars Scout et le programme d'exploration de Mars au siège de la NASA à Washington, D.C. De 1990 à 2011, il a été professeur adjoint de sciences atmosphériques au département des sciences appliquées de William and Mary à Williamsburg, en Virginie. Depuis 2011, il est professeur de recherche au département des sciences appliquées de William and Mary à Williamsburg, en Virginie.