Maria znowu uczestniczy w zajęciach Uniwersytetu Latającego. Dzięki ciotecznemu bratu Marii Józefowi Boguskiemu, dyrektorowi Muzeum Przemysłu i Rolnictwa w Warszawie, zajęcia odbywają się w gmachu instytucji. Poznaje wówczas teorie Rosjanina Dimitija Mendelejewa, Reina Newlandsa, a pracując jako guwernantka czyta książki inżynierów pracujących w cukrowni. Teraz ma możliwość samodzielnie przeprowadzać doświadczenia, które znała z podręczników. Latem 1891 roku spotyka się jeszcze raz z Kazimierzem Żorawskim. Para postanawia się rozstać. Jesienią mąż Broni – Kazimierz Dłuski- odbiera Marię z pociągu na dworcu w Paryżu. Maria rozpoczyna studia na Sorbonie, by w lipcu 1893 uzyskać licencjat z nauk ścisłych z pierwszą lokatą. W roku 1894 Bronia uzyskuje doktorat z medycyny, a Maria poznaje Piotra Curie, ich znajomość wpłynie na losy świata. 26 lipca 1895 Maria i Piotr biorą ślub. 15 sierpnia 1896 roku Maria zdaje z najlepszym wynikiem egzamin konkursowy, który zezwala nauczać fizyki i chemii w szkołach średnich, seminariach i na wyższych uczelniach. 12 września 1997 roku przychodzi na świat pierwsza córka Marii i Piotra- Irena. W 1899 roku Bronia ze swoją rodziną przenoszą się do Zakopanego, gdzie postanawiają wybudować sanatorium dla ludzi chorych na gruźlicę. W ciągu trzech lat powstaje nowoczesne i luksusowe sanatorium. Jest w nim 76 pokoi, elektryczność, ciepła i zimna woda, centralne ogrzewanie, 2 windy, telefon, kaplica. Równolegle do prac Broni Maria i Piotr rozwijają swoje prace naukowe w Paryżu.  Piotr Curie 6 marca 1895 roku prezentuje swoją pracę doktorską („Właściwości magnetyczne ciał poddanych działaniu różnych temperatur”) i zostaje profesorem Wyższej Szkoły Fizyki i Chemii. Maria jest szefem laboratorium, a w 1897 rozpoczyna pracę nad doktoratem. Zajmuje się promieniowaniem uranu, wkrótce wysyła wiadomość do Akademii Francuskiej:

„Dwie rudy uranu: smółka (tlenek uranu) i chalkolit (fosforan miedzi i uranylu) wykazują znacznie silniejszą aktywność niż sam uran. To zjawisko jest bardzo znamienne i zdaje się wykazywać, że rudy te mogą zawierać pierwiastek znacznie aktywniejszy od uranu” (Biografia, s.133).   

Piotr, przekonany, iż to nowy pierwiastek chemiczny wywołuje te reakcje, postanawia włączyć się do badan Marii.

„,Promieniowanie, którego nie potrafię sobie wyjaśnić, pochodzi z nieznanego pierwiastka chemicznego. Ten pierwiastek tam jest: wystarczy tylko go znaleźć! Jesteśmy tego pewni! Fizycy, którym powiedzieliśmy o tym, sądzą, iż jest jakiś błąd w doświadczeniu, i radzą nam, abyśmy byli rozważni. Lecz ja jestem przeświadczona, że się nie mylę.” Tak Maria donosi Broni.

Dzięki odkryciu państwa Curie, w lipcu 1989 roku należy uzupełnić tablicę Mendelejewa o nowy pierwiastek, nazwany w hołdzie dla Polski ,,polonium” czyli polon. Maria za badania nad właściwościami magnetycznymi metali otrzymuje od Akademii Francuskiej nagrodę Gegnera. Dostaje także dofinansowanie w wysokości 4000 franków. Jednocześnie informuje środowisko naukowe: „W trakcie prac nad polonem odkryliśmy również, że w smółce znajduje się jeszcze inny pierwiastek”. Skłodowska dba o to, by informacje o odkryciach równolegle pojawiały się również w Polsce, dlatego wysyła wiadomości do swojego kuzyna Józefa Boguskiego, zawiadującego Muzeum Przemysłu i Rolnictwa w Warszawie. O osiągnięciach polsko-francuskiej pary naukowców ukazują się artykuły w czasopiśmie ,,Światło” i ,,Comptes-rendus” w Paryżu.  Małżonkowie informują o nowym pierwiastku, cechującym się ogromną energią, nazwą go,, radium” -rad. Do swoich badan potrzebują dużych ilości surowca oraz lokalu. W miarę czasu rozwiązują swoje problemy, dostają do dyspozycji starą szopę, która wcześniej była kostnicą. Rząd Austrii przekazuje uczonym tony odpadków wydobytych w kopalni Joachimsthal w Czechach. Małżonkowie podzielili się pracą. Maria pracuje nad wyodrębnieniem radu, natomiast Piotr dąży do określenia jego właściwości fizycznych. Razem pracują, robią notatki, razem podpisują swoje dokonania. Maria stwierdza: „Mam najlepszego męża, jakiego można sobie wymarzyć. Nawet nie wyobrażałam sobie, że mogłabym znaleźć podobnego. To prawdziwy dar niebios i im dłużej żyjemy razem, tym bardziej się kochamy.”