Następnie dołączyła do grupy Rainera Weissa na wydziale fizyki MIT i w 1997 uzyskała tytuł doktora.

Mavalvala była młodszym z dwojga dzieci. Jej rodzice wysoko cenili doświadczenia edukacyjne swoich córek i zachęcali Mavalvalę do podjęcia studiów wyższych za granicą. Została wychowana w rodzinie Parsów, a co za tym idzie, w wierze zaratusztriańskiej. Zawsze interesowała się matematyką i naukami ścisłymi, a wszelka praca przychodziła jej z łatwością. W czasie jej edukacji w liceum została zatrudniona jako nauczyciel zastępczy do nauczania matematyki w ósmej klasie. Po przeprowadzce do Stanów Zjednoczonych i podjęciu studiów na Massachusetts Institute of Technology, Mavalvala jako queer kobieta zaczęła rozwijać zainteresowania jako orędowniczka łamania stereotypów. Jest miłośniczką sportu i przez całe życie rozwinęła głęboki szacunek dla roli porażki i wytrwałości na drodze do sukcesu. Ta wiedza przydała się jej, gdy zaczęła studia na MIT. Jako studentka astrofizyki nie zdała za pierwszym razem egzaminu doktorskiego. Przy ponownej próbie znowu zawiodła, jednak zamiast rezygnować z pracy, starała się doskonalić, rozwijać i uczyć na błędach, aż w końcu uzyskała tytuł doktora w 1997.