Był wybitnym geofizykiem, zajmującym się strukturą skorupy ziemskiej i górnego płaszcza Ziemi. Brał aktywny udział w sejsmicznych badaniach głębokich struktur skorupy ziemskiej i górnego płaszcza Ziemi na obszarze Polski, Finlandii, w Antarktyce i Arktyce, oraz w wielu krajach Europy. Jego najbardziej rozpoznawalnym osiągnięciem jest mapa granicy Moho dla całej Płyty Europejskiej. Profesor Marek Grad był członkiem-korespondentem PAN, członkiem zwyczajnym Towarzystwa Naukowego Warszawskiego, Polskiego Towarzystwa Geofizycznego, członkiem zagranicznym Fińskiej Akademii Nauk. W latach 1991-2002 był dyrektorem Instytutu Geofizyki UW, a w latach 2012-2014 dziekanem Wydziału III Polskiej Akademii Nauk. Był także wieloletnim pracownikiem Instytutu Geofizyki PAN oraz członkiem Rady Naukowej IGF PAN. Nagrodzony również medalem im. Prof. Adama Dziewońskiego. Zawsze zaangażowany w badania i dydaktykę, popularyzację, znakomity wykładowca, życzliwy kolega. Był nauczycielem i mentorem wielu osób pracujących w Instytucie Geofizyki PAN.

Prof. dr hab. Marka Grad - wybitny geofizyk, uznany popularyzator nauki, członek-korespondent PAN, członek zwyczajny Towarzystwa Naukowego Warszawskiego, członek zagraniczny Fińskiej Akademii Nauk, a także laureat medalu im. prof. Adama Dziewońskiego. Wybitny badacz głębokich struktur skorupy ziemskiej i górnego płaszcza Ziemi  na obszarze Europy oraz w Arktyce i Antarktyce, przy użyciu metod sejsmicznych.

Przez całe jego życie naukowe związany był z Instytutem Geofizyki Uniwersytetu Warszawskiego. Był nauczycielem akademickim, wykładowcą - wychował całą rzeszę uczniów, magistrantów i doktorantów, był także wieloletnim dyrektorem Instytutu Geofizyki UW. Ponadto, od ponad czterdziestu lat współpracował ściśle, najpierw z Samodzielną Pracownią Głębokich Badań Sejsmicznych w Instytucie Geofizyki PAN, a następnie z  Zakładem Sejsmicznych Badań Litosfery IGF PAN.

Lata 70-te i 80-te dla prof. Marka Grada to prace w na wielu profilach sejsmicznych w Polsce, na Ukrainie oraz wieloletnia owocna współpraca z Instytutem Seismologji Uniwersytetu w Helsinkach.

Szczególne znaczenie miały Sejsmiczne badania litosfery na obszarze Europy Centralnej 1997-2003

W latach 1997-2003 zespół IGF PAN, działający pod kierunkiem profesorów Aleksandra Gutercha i Marka Grada, zrealizował wielki program sejsmicznych badań głębokich struktur skorupy ziemskiej i dolnej litosfery na obszarze Europy Centralnej, od Bałtyku do Adriatyku. Były to wielkie międzynarodowe eksperymenty sejsmiczne, znane powszechnie jako projekty: POLONAISE’97 (Polish Lithospheric Onsets – An International Seismic Experiment, 97), CELEBRATION 2000 (Central Lithospheric Experiment Based on Refraction, 2000), SUDETES 2003, GRUNDY 2003 oraz ALP 2002.

Wszystkie główne struktury geologiczne tego obszaru zostały objęte systemem nowoczesnych profili sejsmicznych, o łącznej długości ok. 20 000 km. Badania wykonano przy współpracy 35 instytucji naukowych i przemysłowych z 15 krajów europejskich oraz z USA i Kanady.

Wielkim osiągnięciem prof. Marka Grada było mapa granicy Moho plyty europejskiej. Wyniki badań osiągnięte w wymienionych eksperymentach sejsmicznych, a także uzyskane od wielu badaczy z Europy, stały się podstawą do podjętej przez prof. Marka Grada inicjatywy opracowania wielkiej syntezy sejsmicznych badań skorupy ziemskiej kontynentu europejskiego. Rezultatem tej syntezy jest Mapa granicy Moho płyty europejskiej, która ukazała się w Geophysical Journal International w 2009 r. (Grad M., Tiira T., ESC Working Group). Pracę wykonano w ramach Podkomisji ds. Struktury Skorupy i Płaszcza Ziemi, Europejskiej Komisji Sejsmologicznej. Prof. Marek. Grad był koordynatorem i głównym wykonawcą tego dzieła. Wykonana mapa Moho, obejmuje swym zasięgiem całość płyty europejskiej – od Atlantyku na zachodzie po Ural na wschodzie i od Arktyki na północy po Morze Śródziemne na południu. Tak określona mapa Moho stanowi podstawę dla badań ewolucji tektonosfery kontynentu europejskiego.

Prof. Marek Grad bardzo aktywnie uczestniczył również w sejsmicznych badaniach skorupy ziemskiej i dolnej litosfery w polarnych regionach Ziemi.

Zespół Instytutu Geofizyki PAN i Instytutu Geofizyki UW, początkowo pod kierunkiem prof. A. Gutercha, a następnie także pod kierunkiem prof. M. Grada, zrealizował znaczące badania w Arktyce i w Antarktyce Zachodniej. Były to badania bardzo trudne do realizacji w surowych warunkach polarnych. W latach 1976-2010 zorganizowano sześć ekspedycji geofizycznych do Arktyki we współpracy z instytucjami naukowymi z Norwegii, Niemiec, Japonii i USA. Natomiast w latach 1979-2007 zorganizowano pięć samodzielnych polskich ekspedycji do Antarktyki Zachodniej, w tym jedną we współpracy z Japonią. Wyniki przeprowadzonych badań zaowocowały licznymi znaczącymi publikacjami.

Ostatnie lata to dalsze rozszerzenie obszaru zainteresowań profesora Marka Grada. Zrealizowany został duży projekt BB-13 - rozpoznania struktury górnego płaszcza Ziemi na obszarze północnej Polski, z wykorzystaniem szerokopasmowych stacji sejsmicznych, w ramach grantu Maestro – przyznawanego wybitnym naukowcom.

Kompleksowa interpretacja danych sejsmicznych uzyskanych w eksperymentach aktywnych i pasywnych oraz danych pochodzących z badań magnetycznych, grawimetrycznych, strumienia cieplnego, sejsmiki otworowej, petrologii i innych pozwoliły na znaczące rozszerzenie wiedzy o głębokich strukturach Ziemi na tym obszarze.

Dorobek naukowy prof. Marka Grada jest ogromny. Każdego roku, swojej ponad czterdziestoletniej pracy naukowej, publikował kilka lub kilkanaście prac naukowych.

Wyniki zrealizowanych badań zostały opublikowane w kilkuset pracach naukowych (Scopus 182, WoS 125), głównie w czasopismach międzynarodowych oraz w monografiach międzynarodowych, a także były wielokrotnie prezentowane na prestiżowych międzynarodowych i krajowych konferencjach.

O znaczeniu badań prowadzonych z udziałem i z inicjatywy Prof. Marka Grada świadczy wielka liczba cytowań publikowanych prac (Scopus 5273, WoS 4232) oraz bardzo wysoki indeks H 42.