Marinatos memulai karirnya di Kreta sebagai direktur Museum Heraklion bersama dengan Georgia Andrea pada tahun 1929 di mana ia bertemu Sir Arthur Evans. Dia melakukan beberapa penggalian di Kreta di Dreros, Arkalochori, Vathypetro dan Gazi, yang semuanya menghasilkan temuan spektakuler. Pada tahun 1937, ia menjadi direktur layanan Antiquities di Yunani untuk pertama kalinya. Tak lama kemudian, ia menjadi profesor di Universitas Athena. Selanjutnya, ia mengalihkan perhatiannya kepada orang-orang Mikena, yang dianggap sebagai orang Yunani pertama. Ia menggali banyak situs Mycenaean di Peloponnese, termasuk sebuah makam kerajaan yang belum dirampok di Routsi, dekat Pylos. Dia juga menggali di Thermopylae dan Marathon
menemukan situs di mana pertempuran terkenal telah terjadi.