Vuonna 1909 aviomiehensä Pierren kuoleman jälkeen vuonna 1906 ja ensimmäisen Nobel-palkinnon (1903) jälkeen laboratoriotöistään, Marie Curie voitti nimityksen professoriksi Sorbonnessa, joka oli ensimmäinen professori nimitetty nainen siellä. Hän tunnetaan parhaiten laboratoriotöistään, jonka tuloksena syntyi kaksi Nobel-palkinnot (yksi fysiikassa, yksi kemiassa) ja myös tyttärensä rohkaisemiseksi työskentelemään tiedemiehenä.
Vuonna 1894 Maria Sklodowski sai matematiikan tutkinnon, ottaen toisen sijan valmistuttuaan vuonna 1893 fysiikan, ensimmäisen sijan. Samana vuonna hän tapasi tutkijana työskennellessään Pierre Curie, jonka kanssa hän naimisissa seuraavana vuonna.
Tämä ikoninen valokuva Marie Curiesta on otettu vuonna 1901, kun hän työskenteli aviomiehensä Pierren kanssa eristääkseen radioaktiivisen elementin, jonka hän nimeäisi polonium, Puolaan, missä hän oli syntynyt.
Nobel-palkintokomitea myönsi vuonna 1903 fysiikan palkinnon Henrie Becquereille, Pierre Curielle ja Marie Curielle. Tämä on yksi valokuvia Marie Curiesta, joka on otettu kunniaksi. Palkinto kunnioitti heidän työtä radioaktiivisuudessa.
Pierre Curie kuoli vuonna 1906, jättäen Marie Curien tukemaan heidän kahta tyttäjäänsä tieteellisellä, tutkimustyöllä ja opettamisella. Ève Curie, syntynyt vuonna 1904, oli kahdesta tyttärestä nuorempi; myöhemmin lapsi syntyi ennenaikaisesti ja kuoli.
Denise Curie Labouisse (1904 - 2007) oli kirjailija, toimittaja ja pianisti. Hän ja hänen miehensä eivät olleet tutkijoita, mutta hänen aviomiehensä, Jr., Henry Richardson Labouisse, hyväksyi vuoden 1965 Nobelin rauhanpalkinnon UNICEFin puolesta.
Vuonna 1910 Marie Curie eristettiin radium ja määritteli uuden radioaktiivisten päästöjen mittausstandardin, joka nimettiin Marielle ja hänen miehelleen "curieksi". Ranskan tiedeakatemia äänesti yhdellä äänellä kieltäytyä jättämästä jäsenyyttään keskellä kritiikkiä hänen olevan ulkomaalais syntynyt ja ateisti.
Seuraavana vuonna hän sai toisen Nobel-palkinnon, nyt kemian alalta (ensimmäinen oli fysiikassa).
Voitettuaan kaksi Nobel-palkintoa, vuosina 1903 ja 1911, Marie Curie jatkoi opetustaan ja tutkimustaan. Hänet näytetään täällä laboratoriossaan vuonna 1920, jolloin hän perusti Curie-säätiön tutkimaan radiumin lääketieteellisiä käyttötarkoituksia. Hänen tyttärensä Irene työskenteli hänen kanssaan vuoteen 1920 mennessä.
Vuonna 1921 Marie Curie matkusti Yhdysvaltoihin, ja hänelle annettiin gramma radiumia tutkimuksessa käytettäväksi. Hänet seurasivat tyttärensä Eve Curie ja Irene Curie.
Irène Curie meni naimisiin Frédéric Joliotin kanssa vuonna 1925, ja he ottivat käyttöön sukunimen Joliot-Curie; vuonna 1935 Joliot-Curies sai kemian Nobel-palkinnon, myös radioaktiivisuuden tutkimisesta.
Curve Curie oli kirjailija ja pianisti, joka työskenteli tukeakseen UNICEFia myöhempinä vuosina. Hän avioitui Henry Richardson Labouisse, Jr., vuonna 1954.
Vuoteen 1930 mennessä Marie Curien visio epäonnistui ja hän muutti terveyskeskukseen, jossa tyttärensä Eve pysyi hänen luonaan. Valokuva hänestä olisi silti uutisarvoinen; hän oli tieteellisten suositustensa jälkeen yksi maailman tunnetuimmista naisista. Hän kuoli vuonna 1934, luultavasti radioaktiivisuuden altistumisen vaikutuksista.