Polon i Rad
Piotr zarekomendował Marię w laboratorium, w którym pracował. Dostała tam posadę i zadanie, które pozornie wydawało się być mało ambitne i pracochłonne. Miała znaleźćprzyczyny większej radioaktywności niektórych rodzajów rudy uranowej, niż wynikałoby to z zawartości w niej czystego uranu. Rozpoczęła żmudne badania, polegające na oddzielaniu poszczególnych związków chemicznych wchodzących w skład rudy. Po pewnym czasie, zaintrygowany nieoczekiwanymi rezultatami Piotr, przyłączył się do badań żony. Małżonkowie spędzali każdą chwilę. w zimnym baraku. By nie tracić cennego czasu, Maria nawet gotowała w laboratorium. Po czterech latach ta iście benedyktyńska praca doprowadziła do odkrycia polonu, a potem radu. Po tym dokonaniu państwo Curie szybko stali się sławni. Maria jako pierwsza kobieta w historii otrzymała tytuł doktora. Piotr został mianowany profesorem Sorbony i założył własne laboratorium, w którym żona została kierownikiem badań. W 1903 roku otrzymali nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki. Piotr i Maria nie opatentowaliswojego odkrycia, uważając, że rozwój naukowy powinien służyć całej ludzkości. Nie zarobili na radzie ani franka i wkrótce pożałowali swej naiwności. Pieniędzy brakowało na wszystko, a przede wszystkim na dalsze badania. Tymczasem we Francji zapanowała radomania. Nawet producenci kosmetyków, nieświadomi niebezpieczeństwa, włączali rad do wielu specyfików. Naukowcy jeszcze nie znali zagrożeń, jakie niosła ze sobą radioaktywność.
Śmierć i ponowne narodziny
W 1906 roku świat Marii diametralnie się zmienił – Piotr zginął pod kołami konnego powozu. Maria straciła nie tylko męża, ale i towarzysza badań, pokrewną duszę. Czy ja żyję? Miała zapytać któregoś razu swojego współpracownika Poula Langevine’a. W ten sposób podobno rozpoczął się romans, który na krótko znów obudził w Marii kobietę. Kiedy romans ten został ujawniony, brukowce zaczęły rozpisywać się na temat Marii, którą posądzano o rozbicie rodziny. Jako cudzoziemka, zdeklarowana ateistka, wreszcie kobieta próbująca zaistnieć w męskim świecie nauki, stała się ofiarą prasowej nagonki, w której odbicie znalazły wszelkie ówczesne uprzedzenia Francuzów. Afera przybrała ogromnych wymiarów – wieści dotarły do Stanów i Szwedzkiej Akademii Nauk, która to właśnie rozważała przyznanie Marii nagrody Nobla w dziedzinie chemii. Maria była zdruzgotana. Osaczona i oczerniona myślała o powrocie do Polski, a nawet o samobójstwie. Na szczęscie druga nagroda Nobla została jej przyznana. W większości przeznaczyła ją na pierwszy Instytut Radowy w Paryżu. Maria przewodziła prowadzonym w nim badaniom z dziedziny fizyki, chemii i medycyny. W czasie I wojny światowej poświęciła się pomocy francuskim żołnierzom. Jeździła „Małymi Curie”– samochodami przerobionymi na mobilne stacje rentgenowskie. Po wojnie, mimo pogarszającego się stanu zdrowia, Maria nadal kierowała Instytutem Radowym w Paryżu. Jednocześnie jeździła po świecie pomagając zakładać instytuty leczenia chorób nowotworowych. Podobną placówkę założyła również w Polsce w roku 1932. Jej pierwszym kierownikiem została siostra uczonej Bronisława. Maria podarowała Instytutowi własny jeden gram radu, dzięki czemu można było zacząć pracę. Zmarła w wieku 67 lat. Pochowano ją tam gdzie męża, w paryskim Panteonie wśród zasłużonych Francuzów.
Przyczyną śmierci Marii była aplazja szpiku kostnego – zaburzenie polegające na zahamowaniu podziału i różnicowania się komórek krwi. Choroba najprawdopodobniej spowodowana była dużą ilością promieniowania.