1891年，24岁的玛丽终于结束了近6年的单调的家教工作，在二姐和其他亲人的帮助下，坐上了开往巴黎的火车，开始了她光辉灿烂的新生活。
她也许没有想到，她从此迈进了一个崭新、广阔的世界，并改变了她的一生。这年11月，她兴奋地踏进了著名的法兰西共和国理学院。入学后，她如饥似渴地刻苦学习，而对那些温情脉脉地亲近她的青年人毫不感兴趣，她发誓保持独立的生活，不再谈恋爱。每次考试，她都成绩优异、名列前茅。
1904年春天，玛丽曾经认识的一对波兰物理学家科瓦尔斯基夫妇来到巴黎旅行。他们一到巴黎就打听玛丽，并且友善地探问她近况如何。这位女学生对他们诉说了自己目前的忧虑：全国工业促进协会约请她研究各种钢铁的磁性，她却苦于找不到合适的试验室。热心的科瓦尔斯基稍为思索了一会儿，便向玛丽推荐了在娄蒙路理化学校工作的比埃尔·居里，说也许他那里有一间工作室，并约请居里和玛丽第二天晚上来家里喝茶。教授不会想到，他的这一建议，竟促成了一对举世无双的天才夫妇的完美结合。
那是一个平静的夜晚，在那对青年夫妇安静的寓所里，一位法国物理学家和一位波兰女物理学家一见面，彼此立刻产生了好感。比埃尔·居里是一位天才的法国学者，虽然在国内几乎默默无闻，但是，他已经深为外国同行所推崇。他从小向往科学，思维独特、敏捷。19岁时，他就被任命为巴黎大学理学院德山教授的助手，并和哥哥雅克一起在研究工作中发现了重要的“压电效应”。继而，他又担任了巴黎市立理化学校的实验室主任，发明并且做成了一种最精确的天平———“居里天平”。后来，他又研究磁性，发现了重要的“居里定律”。他不仅是一位非凡的物理学家，而且对名誉地位一无所求。当校长提请授予他一种勋章时，他拒绝了。有人劝他去候补教授之位，他回答说：“我相信没有比操这种心更有害于心灵的了。”他已经35岁了，一直把身心都献给科学研究，从不考虑恋爱问题。居里并不是独身主义者，他对恋爱婚姻的要求很高，他钟情于有事业心、有才华的女子作为终身伴侣。他在日记中十分忧郁地写道：“如今，天才的妇女实在是太少了。”
然而，就在那天夜晚，他被年轻的玛丽征服了。他一开始就觉得这个不大说话的年轻的外国女子颇有吸引力，引起他强烈的好奇心。他看玛丽的头发，看她饱满的前额，看她那被实验室中的各种酸和家务工作而损伤的手。她的娴静优雅的气质使居里迷醉，她那自然的、毫不做作的风度使居里感到一股清新的气息。后来，玛丽在描写她与居里的初次会面时说道：我走进去的时候，比埃尔·居里正站在一扇对着阳台的落地窗前。虽然那时候他已经35岁，我却觉得他很年轻，他那富于表情的面孔，炯炯有神的目光，以及他那颀长身材的洒脱风度，给了我很深的印象。他那略显迟缓而审慎的言谈，他的质朴，他那庄重而又活泼的微笑，给人以信任感。我们开始谈话，不久就十分投机。我们谈的话题是一些科学问题，我乐于证询他对这些问题的意见。
双方都为这次相遇而高兴，愿意再次见面。
此后，比埃尔·居里总是设法接近玛丽，他完全被她迷住了。他把自己的学术著作送给她，又请求去拜访她。几个月之后，他们彼此之间的友谊和信任加强了，关系更加亲密。比埃尔·居里已经成为这个极聪明、悟性极高的波兰女子的感情俘虏。他愿意服从她，愿意听从她的劝告。
6月的一天，居里和玛丽散步归来。居里提出希望让玛丽认识自己的父母。他向玛丽介绍了自己的家庭，自己的幸福童年。玛丽听后十分惊讶：这是何等神秘的相似与吻合啊！两家人都同样聪明、高尚，同样尊重人类文化，同样热爱科学和大自然，父母子女同样亲爱团结。。。。。。
在以后的几次交谈中，比埃尔请求玛丽做他的妻子。然而，这一步棋却走得不顺利。玛丽的顾虑是：自己嫁给一位法国人，就会永远离开自己的家，离开自己亲爱的祖国。这对于她来说是不可思议的。她已经出色地通过了考试，即将踏上归途。玛丽只答应与比埃尔保持友谊，便扔下万分失望的彼埃尔，登上了火车。
夏天，无论玛丽在什么地方，总有一封封热情洋溢的情书从巴黎的理化学校寄来，诉说思念和期待之情。在一封信中，比埃尔动情地写道：“没有比得到您的消息更使我愉快的事了。两个月听不到您的音讯，我十分难受。这也就是说，您的短信是我最欢迎的东西。我希望您正在储备好空气，在10月里回到我们这里来。。。。。。
“我们已经彼此答应至少作最好的朋友，是不是呢？只希望您不改变主意才好，因为没有一种诺言是束缚人的。这种事情丝毫不能勉强。虽然如此，我们若能彼此亲密地生活在一起，醉心于我们的梦想———您的爱国梦，我们的人类福利梦和我们的科学梦———那仍旧是极好的事。”
10月到了，彼埃尔·居里心里充满了欢乐，玛丽实践了自己的诺言，回到了巴黎。但她仍迟迟不回答彼埃尔向她求婚的要求。在百般无奈之下，他问玛丽：即使玛丽不爱他，她可否赞同一种纯粹友谊的办法，在模佛达路有一所房子，窗户正对着花园，房子可以分成独立的两部分，她肯不肯同他住在那里工作？不然的话，若是他，彼埃尔·居里，到波兰去住，她肯不肯和他结婚？他可以先教法文，然后，他们再尽力量所及，从事科学研究：就这样，经过上百次的请求，经过双方深入地了解，感情的不断深化，玛丽在和家里商量之后，终于答应和彼埃尔结婚了。
1895年7月26日，玛丽在自己的小房子里醒来，高兴极了，这天的天气特别好。这位波兰姑娘白净的俊俏脸上，透着一层幸福的红晕，显得格外潇洒和神气。就在今天，斯可罗多夫斯卡女士要成为彼埃尔·居里夫人了。婚礼在简洁、朴素、亲切的气氛中举行。新郎新娘没有白礼服，没有金戒指，更没有喜筵和宗教仪式。彼埃尔是一个自由思想者，玛丽早已不信奉宗教。他们也用不着律师，因为这对新婚夫妇除了亲友们送的两辆自行车外，一无所有。参加婚礼的都是一些至亲好友，但气氛却异常的热烈。
彼埃尔和玛丽结婚后，生活很拮据，但他们志同道合，相亲相爱，在十分艰苦的条件下进行科学试验，配合得天衣无缝。当时，欧洲没有人对铀射线作过深入的研究，但他们认为，科学必须开拓前人没有走过的道路。他们选择铀射线为题目，探索铀沥青矿里第二种放射性的化学元素。他们买不起这种原料矿苗，就想利用廉价的铀沥青残渣。几经周折，他们用自己的钱，买到了矿渣。原料有了，却没有实验室，他们向市政府申请遭到拒绝后，只得在理化学校借到一间不蔽风雨的堆置废物的厂棚。在这间破烂屋子里，他们习惯了酷暑和严寒，使用着极其简单的工具，把残渣弄碎加热，忍着刺鼻的气味，连续几个钟头搅动大锅里的溶液。居里夫人是学者、技师，同时也是苦力。夫妇二人以超人的毅力一公斤一公斤地提炼了成吨的沥青矿渣。经过无数次的失败，反复的分析、测定和试验，他们终于在8吨的铀沥青残渣中，先后发现了钋和镭两种天然放射性元素，从而为原子能科学的发展起到了重要的推动作用。
钋和镭两种放射性元素的发现，使这对年轻的科学家狂喜不已。彼埃尔对夫人说：“你应该给它定一个名字！”这个原叫斯可罗多夫斯卡女士的物理学家，安静地想了一会儿，她的心转向那个已经在世界地图上消失了的祖国。她茫然地想到这件科学上的发现将会在俄罗斯、德意志、奥地利压迫者的国家发表。她羞怯地回答说：“我们可否叫它“钋？”（波兰的第一个字）
1898年7月，他们在理科博士学院报告书里写道：“我们相信我们由铀沥青矿提出的物质，含有一种尚未经人注意的金属，它的分解特性与铋相近，若是这种新金属的存在确定了，我们提议把它叫做‘钋’，以纪念我们中之一的祖国。”
镭的发现，轰动了世界。居里夫妇每天收到大批的信件，全世界都为这项空前的业绩感慨万端。玛丽和彼埃尔声誉鼎沸。1903年12月，夫妇俩获得了诺贝尔化学奖。
镭将创造出亿万财富。如果居里夫妇呈报专利的话，他们将从世界各国得到制镭的专利费。但是，他们没有这样做。玛丽和彼埃尔认为，科学应当属于全人类。他们毅然决定毫无保留地公布自己苦心研究的成果。结果是首先向居里夫妇要求提炼镭的实业家发了大财。
20年代初期，一克镭的价格高达10万美元（合当时100万法郎，现在的700—800万法郎）。30年代，加拿大发现了铀矿之后，爆发了一场价格战。1938年，卡特尔协定规定，一克镭的最低价格为2 500美元。如果居里夫妇索要专利，他们将可以获得巨大的财富。然而，他们作出的不要专利的决定，既符合他们所遵循的基本原则———大公无私，也符合科学精神。
