Die künstlerische Begabung Maria Sibyllas wurde sehr früh deutlich, fand aber bei ihrer kleinbürgerlich-strengen und amusischen Mutter keine Unterstützung. So übte sie sich heimlich in einer Dachkammer im Kopieren vorhandener Kunstblätter. Schließlich befürwortete und unterstützte ihr Stiefvater Marrel eine zielgerichtete künstlerische Ausbildung; wegen seiner häufigen Abwesenheit beauftragte er damit einen seiner Schüler, Abraham Mignon (1640'1679). Schon mit 11 Jahren war Maria Sibylla Merian in der Lage, Kupferstiche herzustellen, bald übertraf sie in dieser Technik ihren Lehrer und entwickelte einen persönlichen Malstil. Ihre Blumenbilder ergänzte sie, nach dem Vorbild der Utrechter Malerschule, mit kleinen Schmetterlingen und Käfern.
In dieser Zeit begann sie damit, Seidenraupen zu züchten, dehnte ihre Aufmerksamkeit aber bald auch auf andere Raupen aus. Im Vorwort zu ihrem berühmten Spätwerk über die Surinamesischen[2] Insekten (Metamorphosis insectorum Surinamensium) schrieb sie rückblickend:
Ich habe mich von Jugend an mit der Erforschung der Insekten beschäftigt. Zunächst begann ich mit Seidenraupen in meiner Geburtsstadt Frankfurt am Main. Danach stellte ich fest, dass sich aus anderen Raupen viel schönere Tag- und Eulenfalter entwickelten als aus Seidenraupen. Das veranlasste mich, alle Raupen zu sammeln, die ich finden konnte, um ihre Verwandlung zu beobachten. Ich entzog mich deshalb aller menschlichen Gesellschaft und beschäftigte mich mit diesen Untersuchungen.