1891年，她去巴黎深造，獲得兩個碩士學位。完成學業後，她打算回到祖國為被奴役的波蘭人民服務。然而，她與年輕的法國物理學家皮埃爾？居裏的相識改變了她的計劃。1895年，她嫁給了皮埃爾，1897年，她生了壹個女兒，未來的諾貝爾獎得主。
居裏夫人註意到了法國物理學家貝克雷爾的研究工作。自從倫琴發現X射線後，貝克雷爾在檢查壹種稀有礦物“鈾鹽”時發現了另壹種“鈾射線”，他的朋友稱之為貝克勒爾射線。
貝克勒爾發現的射線引起了居裏夫人的極大興趣。射線輻射的能量是從哪裏來的？居裏夫人看到當時歐洲所有的實驗室都沒有人深入研究過鈾射線，於是決定打入這個領域。
在皮埃爾的再三請求下，理化學校的校長允許居裏夫人使用壹間潮濕的小屋進行理化實驗。在6攝氏度的室溫下，她致力於鈾鹽的研究。
居裏夫人接受了嚴格的高等化學教育。在研究鈾鹽礦石時，她認為沒有理由證明鈾是唯壹能發出射線的化學元素。她根據門捷列夫的元素周期律，壹個壹個地確定元素。結果，她很快發現另壹種釷化合物也能自動發出射線，與鈾射線相似，強度也差不多。居裏夫人意識到，這種現象絕不僅僅是鈾的特性，必須給它起壹個新名字。居裏夫人提出稱之為“放射性”，鈾、釷等具有這種特殊“放射性”功能的物質稱為“放射性元素”。
壹天，居裏夫人想，礦物有放射性嗎？在皮埃爾的幫助下，她確定了幾天能收集到的所有礦物。她發現瀝青鈾礦的放射性比預期的要高得多。
經過仔細研究，居裏夫人不得不承認，這些瀝青鈾礦中鈾和釷的含量永遠無法解釋她所觀察到的放射性強度。
這種異常超標的放射性是從哪裏來的？只有壹種解釋:這些瀝青礦物含有少量比鈾和釷更具放射性的新元素。居裏夫人在她以前的實驗中已經檢查了所有已知的元素。居裏夫人斷定這是壹種人類還不知道的新元素，她要找到它！
居裏夫人的發現引起了皮埃爾的註意，居裏夫婦壹起向未知元素進軍。在潮濕的工作室裏，經過居裏夫婦的共同努力，在1898年7月，他們宣布發現了這種新元素，它的放射性比純鈾高400倍。為了紀念居裏夫人的祖國——波蘭，新元素被命名為釙(意為波蘭)。
1898到65438+2月，居裏夫婦宣布發現了第二種放射性元素，比釙的放射性更強。他們把這種新元素命名為“鐳”。但是，當時沒有人能證實他們的發現，因為根據化學的傳統，當壹個科學家宣布發現了壹種新元素時，他必須得到實物，並準確測定其原子量。然而在居裏夫人的報告中，沒有針和鐳的原子量，手邊也沒有鐳的樣品。
居裏夫婦決定用實物證明這壹點。在當時，含有釙和鐳的瀝青鈾礦是壹種非常昂貴的礦物，主要產於波希米亞的San Joachimstahl礦。人們提煉這種礦物，提取鈾鹽來制造彩色玻璃。對於生活貧困的居裏夫婦來說，他們如何負擔得起這份工作的必要開支？他們的智慧構成了財政資源。他們預計，鈾提出後，礦物中所含的新的放射性元素肯定還存在，因此可以在鈾鹽提煉後的礦物殘渣中找到。幾經周折，奧地利政府決定給居裏夫婦壹噸廢渣，並承諾如果他們將來需要大量礦渣，可以以最優惠的條件供應。
居裏夫婦的實驗室條件極差。夏天的時候，因為天花板是玻璃的，所以被太陽曬得像烤箱壹樣。冬天，冷得人都快凍僵了。居裏夫婦克服了難以想象的困難，他們努力提取鐳。居裏夫人立即投入到提取實驗中。她將20多公斤的廢渣放入熔煉鍋中熔化，用壹根粗鐵棒攪拌沸騰的物質數小時，然後從中提取僅百萬分之壹的微量物質。
他們從1898工作到1902。經過上萬次的提煉，他們處理了幾十噸的礦渣，最後得到0。1克鐳鹽，其原子量被確定為225。
鐳誕生了！
居裏夫婦證實了鐳的存在，使全世界都關註了放射性現象。鐳的發現在科學界引發了壹場真正的革命。
居裏夫人完成了她的博士論文，題目是(放射性物質的研究)。1903年，居裏夫人獲得巴黎大學物理學博士學位。同年，居裏夫婦和貝克雷爾獲得了諾貝爾物理學獎。