Entre 2015 y 2017 fue profesor asociado de la Universidad de Zaragoza. Desde 2011 hasta 2014 fue investigador García Pelayo del Centro de Estudios Políticos y Constitucionales en Madrid. Mario Kölling ha sido investigador visitante en el Centro de Integración Europea del Instituto Otto-Suhr de Ciencias Políticas en Berlín, del University Collage de Dublín, el Instituto de Estudios Europeos de la Universidad Libre de Bruselas y el Instituto Universitario Europeo de Florencia. Sus líneas de investigación abarcan temas metodológicos de la descentralización territorial y la gobernanza multinivel, además de estudios sobre las negociaciones financieras de la UE.