В 1950 году она защищает кандидатскую диссертацию «Туберкулино-диагностика в клинике внутренних заболеваний», а уже через четыре года — докторскую диссертацию «Об изменениях в сердечно-сосудистой системе при туберкулезе». В 1955 году Малой было присвоено звание профессора, в том же году она стала заведующей кафедрой факультетско-госпитальной терапии (с 1961 года — кафедра госпитальной терапии и клинической фармакологии лечебного факультета). С тех пор она была бессменной руководительницей этого подразделения, кафедра стала лучшей среди подобных в Украине.
Уже в первых работах Любовь Трофимовна обозначила круг своих специальных интересов в медицине. Более всего ее интересовала кардиология. Ни для кого не секрет, что сердечно-сосудистые заболевания — «лидер» среди причин смерти человека. Борьба с ними — это реальная борьба за продление жизни людей. Любовь Трофимовна своими исследованиями, масштабными мероприятиями по профилактике и лечению таких заболеваний дарила тысячам людей годы и годы жизни. Малая любила повторять: «Главное — быть хорошим врачом; если хотя бы одна мать не потеряет сына или один отец или муж вернется в семью после болезни — то мы работаем не напрасно». Не напрасно, ох не напрасно работала академик Малая — воспитывала учеников, организовывала лечебные учреждения, исследовала человеческое сердце…
Вклад Малой как ученого в развитие кардиологии бесценен. Она была пионером во многих исследованиях. Всего выдающемуся доктору принадлежит около 20 монографий, среди которых широчайшую известность получили «Микроциркуляция в кардиологии», «Ишемическая болезнь сердца у молодых», «Инфаркт миокарда», «Лечение болезней сердца и сосудов», «Ритмы сердца», «Хроническая недостаточность кровообращения», «Сердечные гликозиды», «Неотложная помощь в кардиологии», «Эндотелиальная дисфункция при патологии сердечно-сосудистой системы» (эта последняя работа была опубликована в 2000 году, когда неутомимой Любови Трофимовне было уже за 80). Самих по себе этих фундаментальных трудов было бы достаточно для того, чтобы стать виднейшим представителем медицины XX века. Но Любовь Малая совмещала в себе блестящего теоретика, исследователя, ученого с деятельным практиком, организатором исследовательской работы в больших масштабах, конкретной помощи населению. (А как еще может поступать настоящий врач?) Малая всю жизнь боролась за то, чтобы создать целую систему мероприятий, направленных на профилактику и этапное лечение сердечников.
Впервые в Украине на базе 27-й харьковской городской больницы она открыла специализированное отделение с блоком интенсивной терапии для лечения больных инфарктом миокарда. Она же, по сути, создала образцовую систему этапного лечения и реабилитации кардиологических больных. Организация проблемных лабораторий, специализированных кардиологических отделений с блоками реанимации и интенсивной терапии, реабилитационных отделений, пригородного кардиологического санатория, профилактической поликлиники для больных ишемической болезнью сердца, школы участкового и цехового терапевта… Большое развитие благодаря Малой и ее ученикам получили проблемы клиники, связанные с изучением и разработкой методов коррекции агрегатного состояния крови, центральной гемодинамики и микроциркуляции, современной инструментальной диагностики, включая компьютерную эхокардиографию, гаммасцинтиграфию, тепловидение, магнитокардиографию и другие. Гипертоническая болезнь, атеросклероз, ишемическая болезнь сердца, инфаркт миокарда, стенокардия — все это находилось в центре медицинской деятельности Любови Трофимовны.
В 1981 году благодаря настойчивости Малой в Харькове был открыт филиал Киевского научно-исследовательского института кардиологии им. Н. Д. Стражеско, а через пять лет он был реорганизован в Институт терапии, который в 1993 году вошел в состав Академии медицинских наук Украины. Основанный и возглавляемый Любовью Трофимовной Институт за короткое время превратился в мощный научный и лечебный комплекс: основное внимание в деятельности Института уделялось координации терапевтической службы всей Украины. Ключевым подходом в проводимых под ее руководством научных исследованиях Любовь Трофимовна считала изучение систем нейрогуморальной регуляции организма при наиболее часто встречающихся заболеваниях внутренних органов в кардиологии.
Сегодня в Институте ежегодно лечатся около 10 тысяч пациентов, получают активную помощь более 27 тысяч человек. В апреле 2004 года ему было присвоено имя академика Малой.
В 60-х годах Малая уже была признана одним из ведущих медиков страны. В 1967 году она стала членом-корреспондентом, а в 1974 году — действительным членом АМН СССР. В 1992 году — Любовь Малая была избрана действительным членом Национальной Академии наук Украины. Любовь Трофимовна стала одним из основателей Академии медицинских наук Украины.