他们两个经常在一起进行放射性物质的研究，以成吨的工业废渣，因为这种矿石的总放射性比其所含有的铀的放射性还要强。1898年，居里夫妇对这种现象提出了一个逻辑的推断：沥青铀矿石中必定含有某种未知的放射成分，其放射性远远大于铀的放射性。

12月26日，居里夫人公布了这种新物质存在的设想。

在此之后的几年中，居里夫妇不断地提炼沥青铀矿石中的放射成分。经过不懈的努力，他们终于成功地分离出了氯化镭并发现了两种新的化学元素：钋（po）和镭（ra）。

因为他们在放射性上的发现和研究，居里夫妇和亨利?贝克勒共同获得了1903年的诺贝尔物理学奖，居里夫人也因此成为了历史上第一个获得诺贝尔奖的女性。

八年之后的1911年，居里夫人又因为成功分离了镭元素而获得诺贝尔化学奖。出乎意外的是，在居里夫人获得诺贝尔奖之后，她并没有为提炼纯净镭的方法申请专利，而将之公布于众，这种作法有效的推动了放射化学的发展。

居里夫人晚年跟丈夫生前的学生保罗?朗之万有一段韵事，这个事件在法国闹得风风雨雨。1911年巴黎新闻报在11月4日的标题《爱情故事：居里夫人与郎之万教授》，传言皮埃尔仍在世时，郎之万和居里夫人有密切的来往。

爱因斯坦对这件事的看法是，如果他们相爱，谁也管不着，他在1911年11月23日给居里夫人写了封信，以表安慰。

在第一次世界大战时期，居里夫人倡导用放射学救护伤员，推动了放射学在医学领域里的运用。之后，她曾在1921年赴美国旅游并为放射学的研究筹款。

居里夫人由于过度接触放射性物质于1934年7月4日在法国上萨瓦省逝世。在此之后，她的大女儿伊雷娜?约里奥-居里获1935年诺贝尔化学奖。

她的小女儿艾芙?居里在她母亲去世之后写了《居里夫人传》。在20世纪90年代的通货膨胀中，居里夫人的头像曾出现在波兰和法国的货币和邮票上。

化学元素锔（cm，96）就是为了纪念居里夫妇所命名的。

丈夫去世后，玛丽?居里的生命一度陷入了冰河状态。直到保罗?朗之万——另一颗伟大而聪颖的头脑，介入了她的生活。朗之万是热爱玛丽?居里的——当然，他的离婚失败了。