Ella es ampliamente reconocida por adaptar el proceso de decisión de Markov parcialmente observable de la investigación operativa para su aplicación en inteligencia artificial y robótica.
Kaelbling recibió el Premio IJCAI de Computadoras y Pensamiento en 1997 por aplicar el aprendizaje de refuerzo a los sistemas de control integrados y desarrollar herramientas de programación para la navegación de robots.
Kaelbling cofundó y fue el primer editor en jefe del Journal of Machine Learning Research, una revista de acceso abierto revisada por pares sobre los mismos temas que permite a los investigadores publicar artículos de forma gratuita y conservar los derechos de autor de sus archivos disponibles en línea de forma gratuita.
En respuesta a la renuncia masiva, Kluwer cambió su política de publicación para permitir a los autores autoarchivar sus documentos en línea después de la revisión por pares.
Kaelbling respondió que esta política era razonable y habría hecho innecesaria la creación de un diario alternativo, pero los miembros del consejo editorial habían dejado en claro que querían esa política y fue solo después de la amenaza de renuncias y la fundación real de JMLR que el la política de publicación finalmente cambió.