Po opravljeni diplomi se je Štefka Cobelj zaposlila pri Komisiji za kulturne stike s tujino v Beogradu, kjer je delala na področju likovne umetnosti in tu ostala do leta 1962. Tukaj je dobila vpogled v razstavno in muzeološko dejavnost ter si pridobila izkušnje pri organizaciji zahtevnih razstav in prireditev na likovnem področju.
Na tej osnovi je Štefka Cobelj nadaljevala z raziskovanjem ter leta 1965 pod mentorstvom akademika dr. Franca Steleta na Univerzi v Ljubljani doktorirala s temo Franc Mihael in Janez Andrej Strauss v okviru baroka na slovenskem Štajerskem. Z odkrivanjem neznanih del obeh slikarjev in novim tolmačenjem njunega dela je dopolnila dotedanja spoznanja in razširila znanje o vlogi teh slikarjev v zgodovini štajerskega slikarstva. Dopolnjen doktorat je kasneje izšel tudi v knjižni izdaji v slovenskem (1967) in nemškem jeziku (1969).
Po pridobitvi akademskega naziva se je leta 1966 zaposlila kot kustosinja v Muzeju sodobne umetnosti v Beogradu, kjer je ostala vse do vrnitve na Ptuj v začetku leta 1976.
Na delovnem mestu kustosinje v beograjskem muzeju se je ukvarjala s problematiko moderne likovne umetnosti doma in na tujem. Raziskovala je delo srbskih slikarjev Jefta Perića (1895?1967) in Aleksandra Tomaševića (1921?1968), srbskega kiparja Ota Loga (1931?), makedonskega slikarja Borka Lazeskega (1917?1993), madžarskega slikarja Loranta Janosa (1938?) in številnih drugih. Precej se je ukvarjala tudi s preučevanjem slikarstva na steklu v evropskih centrih in njihovega vpliva na jugoslovanska območja, kjer so negovali takšno vrsto baročnega slikarstva.
Po vrnitvi na Ptuj je kot ravnateljica ptujskega muzeja vodila razstavni program v Paviljonu Dušana Kvedra, kjer je pripravila več umetniških razstav. V tem obdobju je pričela raziskovati opus Janeza Mežana (1897?1972) in leta 1977 o njem pripravila retrospektivno razstavo z obsežnim katalogom. V njem je prvič sistematično zbrala gradivo o do takrat le malo znanem slikarju in opisala tri osnovna obdobja njegove ustvarjalnosti: mariborsko, novomeško in ptujsko. V naslednjih letih je nadaljevala z zbiranjem podatkov ter registrirala približno 6.000 Mežanovih del, raztresenih po vsej Sloveniji (skic, risb, akvarelov, olj in umetniških beležk z drugih področij). Tako je do leta 1981 za objavo pripravila obsežno monografijo, ki pa je ostala v rokopisu.