В те годы в Варшавском университете учиться могли только мужчины, а оплачивать обучение своих дочерей за границей Иосифу Склодовскому было не под силу. Не имея возможности продолжить образование, Мария стала зарабатывать уроками, но репетиторство едва позволяло сводить концы с концами. Понимая бесперспективность своего труда, девушка стала искать хоть какой-нибудь выход. Она тщательно подсчитала все имевшиеся в семье средства и пришла к выводу, что ее старшая сестра Броня, мечтавшая о медицинском образовании, может отправляться в Париж учиться, а она, Мария, будет работать и регулярно высылать ей деньги. Когда же Броня получит специальность, она в свою очередь поможет ей. Поколебавшись, Броня согласилась и уехала во Францию, а Мария отправилась в деревню, где получила место гувернантки в семье богатых помещиков. Три долгих мучительных года жила она в далекой от дома провинции, среди чужих людей. Там она мечтала о знаменитой Сорбонне, где преподавали химию, физику, биологию, социологию и математику. Каждую свободную минуту Мария проводила за книгами и учебниками, которые в то время были единственной радостью в ее однообразном существовании. Она не только много читала, но и решала алгебраические и тригонометрические задачи, выполняла задания по физике и химии. Тогда же девушка поняла, что ни одна из наук не привлекает ее так, как физика и математика.

Одиночество Марии порой становилось невыносимым, и казалось, время для нее остановилось. Но терпение девушки было бесконечным, хотя в те годы в ее жизни было гораздо больше разочарований, чем радостей. Даже одно-единственное значительное событие, происшедшее с нею за время жизни в деревне, закончилось болью и печалью. Мария полюбила сына хозяев, тот отвечал ей взаимностью. Но родители, недовольные выбором сына, воспротивились их отношениям. Пережив личную драму, гордая Мария еще больше замкнулась в себе.

В марте 1889 г. Мария, наконец, вернулась в Варшаву, где снова начала работать гувернанткой. Только в 24 года она уехала в Париж, куда ее пригласила старшая сестра, выходившая замуж. Прошло уже восемь лет после того, как Мария окончила гимназию, шесть из них она проработала гувернанткой. Девушка часто задумывалась над тем, что ждет ее в будущем, но вряд ли, отправляясь во Францию, она сознавала, что свой жизненный выбор уже сделала. Это был выбор «между светом и тьмой, между убожеством серых будней и великой жизнью». В Париже осуществилась давняя и страстная мечта Склодовской – она стала студенткой факультета природоведения престижного французского университета.

Мария поселилась в маленькой квартирке, поближе к университету, лабораториям и библиотекам. Ее комната почти не отапливалась, в ней не было ни освещения, ни воды. Средств не хватало даже на самое необходимое: бывало, что от недоедания Мария теряла сознание. Несмотря на это, девушка с головой окунулась в учебу: шаг за шагом она проходит курс математики, химии, физики, осваивает технику исследований. Ей казалось, что свою жажду знаний она не сможет утолить никогда. Склодовская не понимала тех, кто считал науку «сухой областью». «Я отношусь к тем, – писала она годы спустя, – кто убежден в великой красоте науки. Ученый в своей лаборатории – не только специалист. Это также и ребенок, стоящий перед явлениями природы, которые поражают его как волшебная сказка. Мы должны суметь рассказать другим об этих чувствах. Мы не должны мириться с мнением, что весь научный прогресс сводится к механизмам, машинам, зубчатым передачам, хотя и они сами по себе тоже прекрасны».

По окончании университета как одна из лучших студенток Склодовская получила сразу два диплома – по физике и математике. Весной 1894 г. произошло событие, которое, пожалуй, можно назвать самым значительным в ее жизни. Она встретила и полюбила Пьера Кюри. Известный французский физик был умным и благородным человеком, так же, как и Мария, глубоко преданным науке. Пьер нуждался в подруге, которая «могла бы жить той же мечтой, что и он – мечтой научной». 27-летней Марии, уже давно не питавшей иллюзий насчет своей личной жизни, эта неожиданно пришедшая любовь казалась чудом. При знакомстве Пьер показался ей очень молодым, хотя тогда ему уже было 35 лет: «Меня поразило выражение его ясного взгляда и легкий оттенок непринужденности в осанке его высокой фигуры. Его речь, несколько медленная и обдуманная, его простота, улыбка, одновременно серьезная и юная, внушали доверие». 25 июля 1895 г. Мария Склодовская и Пьер Кюри стали мужем и женой.

Жизнь молодоженов была полностью отдана научной работе, они вместе проводили исследования в лаборатории, готовились к лекциям или к экзаменам. Мария начала писать докторскую диссертацию, заинтересовавшись открытием урановых излучений А. Беккереля – материалом совершенно новым и неизученным. Принимая решение взяться за разработку этой темы, она не представляла, что попала на самый пик научных интересов XX века. В сырой и холодной мастерской, служившей складом и машинным залом, Кюри начала свои исследования. Изучая образцы, содержащие уран и торий, она заметила отклонения от предполагаемых результатов: радиоактивность некоторых соединений была просто аномальной. Тогда Кюри выдвинула смелую гипотезу: данные минералы содержат небольшое количество нового, доселе неизвестного вещества, гораздо более радиоактивного, чем уран и торий. Чтобы найти его, Пьер оставил все свои исследования и присоединился к жене. В июне 1898 г. супруги сообщили о существовании нового радиоэлемента, предложив назвать его «полонием» (от названия родины Марии), а в декабре того же года заявили об открытии радия.

Несмотря на относительно быстрый успех, основная работа была еще впереди. Чтобы доказать всему миру правильность своих предположений, необходимо было выделить эти неизвестные химические элементы, определить их атомный вес. Ученые знали, какими методами можно было добиться результатов, но исследования требовали больших материальных затрат. Отсутствие денег очень мешало работе. Четыре года Пьер и Мария Кюри на свои средства, без всякой помощи проводили исследования в заброшенном дощатом сарае. Это был изнурительный труд: Марии приходилось обрабатывать сразу до двадцати килограммов исходного вещества, часами размешивать кипящую массу в чугунном котле, переносить тяжелые емкости. Килограмм за килограммом она обработала восемь тонн урановой руды. Работа напоминала поиски иголки в стоге сена. Но как бы тяжело ни приходилось ученым в те дни, о них Мария Склодовская вспоминает как об одних из самых счастливых дней своей жизни: «Несмотря на тяжелые условия работы, мы чувствовали себя очень счастливыми. Наши дни проходили в лаборатории, и случалось, что мы и завтракали там, совсем скромно, по-студенчески. В нашем убогом сарае царило глубокое спокойствие… Мы жили, поглощенные одной заботой, как зачарованные». В 1902 г. Марии удалось выделить один дециграмм чистого радия – белого блестящего порошка, который она хранила всю жизнь и завещала Институту радия в Париже. Химикам и физикам, большинство из которых довольно скептически относилось к гипотезе исследовательницы, пришлось склониться перед нечеловеческим упорством этой женщины.

Вскоре радий, с помощью которого ученые надеялись победить рак, стали добывать промышленным способом. В 1904 г. был построен первый завод по получению радия для врачей, занимавшихся лечением злокачественных опухолей. Несмотря на постоянные финансовые трудности, супруги Кюри отказались от получения патента на производство радия, подарив миру свое уникальное открытие бескорыстно. Очень быстро о французских физиках-новаторах узнали почти во всех уголках земного шара. В 1903 г. Мария и Пьер по приглашению Королевского общества побывали в Лондоне, где им была присуждена одна из высочайших наград – медаль Дэви. Почти одновременно с этим событием супруги Кюри совместно с Анри Беккерелем были удостоены Нобелевской премии за открытие в области радиоактивности. Впервые такую премию по физике получила женщина. Это была вершина их научной славы! Почетная и престижная награда Шведской академии наук положила конец их денежным затруднениям.