Ela conseguiu que seu marido, Pierre Curie, se tornesse chefe do Laboratório de Física na Sorbonne, foi doutorada em Ciências em 1903, e após a morte de Pierre Curie em 1906, em um acidente, ela ocupou seu lugar como professora de Física Geral na Faculdade de Ciências. Foi a primeira vez que uma mulher ocupou este cargo. Ela também foi nomeada Diretriz do Laboratório Curie no Instituto do Radium, da Universidade de Paris, fundado em 1914.[2]
Oito anos depois recebeu o Nobel de Química de 1911, «em reconhecimento pelos seus serviços para o avanço da química, pelo descobrimento dos elementos rádio e polônio, o isolamento do rádio e o estudo da natureza dos compostos deste elemento». Com uma atitude desinteressada, não patenteou o processo de isolamento do rádio, permitindo a investigação das propriedades deste elemento por toda a comunidade científica.
O Nobel da Química foi-lhe atribuído no mesmo ano em que a Academia de Ciências de Paris a rejeitou para sócia, após uma votação ganha por Eduard Branly, tendo perdido a admissão apenas por um voto.
Foi a primeira pessoa a receber dois Prêmios Nobel em campos diferentes. A única outra pessoa, até hoje, foi Linus Pauling. No entanto, Marie Curie foi a única pessoa a receber dois prémios Nobel em áreas científicas.
Marie Curie morreu perto de Salanches, França, em 1934 de leucemia, devido, seguramente, à exposição maciça a radiações durante o seu trabalho. Sua filha mais velha, Irène Joliot-Curie, recebeu o Nobel de Química de 1935, ano seguinte da morte de Marie.
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