他們在發現鐳之後的6年裏發表了30多篇科學論文。他們放棄了對他們的研究方法的任何專利保護。她把多年艱辛勞動得到的所有鐳都交給了實驗室。鐳可以直接用於生物學和醫學，首先是用於治療癌症和皮膚病。
1903年瑪麗婭·居裏通過了她的博士論文答辯。同年，居裏夫婦同昂利·柏克勒爾一起由於發現放射性而獲得了諾貝爾物理學獎金。諾貝爾獎金使居裏夫婦譽滿全球。
1905年沙皇俄國爆發了革命，她毅然從諾貝爾獎金中拿出巨大的金額寄到自己的祖國以支援起義者。
1906年4月19日比埃爾·居裏不幸喪生在一架拉貨馬車的車輪下。這突如其來的災難幾乎把居裏夫人打倒了，她失去了最親愛的人和科學道路最親密的夥伴。
但堅強的居裏夫人很快就從大不幸中站立了起來。她要繼續她和比埃爾所創下的事業。
1906年5月1裏，她被任命為教授，並擁有一個科研室，她成了法國大學占有這個位置的第一個女人。她的關於放射性的講義很快就以書的形式出版了，得到全世界的讚譽。在鐳的研究中，她更進一步，分離出了純金屬鐳，她於1910年第二次榮獲了諾貝爾獎金，這次是她單獨獲得了諾貝爾化學獎。
1911年，華沙一個比較獨立的很活躍的科學協會請瑪麗婭作“名譽會員”。他們計劃在華沙創立一個放射學實驗室，請居裏夫人來領導。然而巴黎的實驗室終於決定創建了，這是她和比埃爾多年所夢想的，她作出決定，在遠處領導這個新實驗室。1913年瑪麗婭回到華沙去參加放射學實驗室落成典禮。祖國給予她熱烈的歡迎。
她要在巴黎裝備鐳實驗室的努力終於獲得了成功。索邦自然科學係和帕斯特爾學院共同在以比埃爾·居裏命名的街道上建立了鐳研究所，有物理部和醫學——生物實驗室。物理部由瑪麗婭領導用於進一步研究放射性物質，醫學生理實驗室用於探索放射性物質的生物作用和治療作用。
就在這時，爆發了第一次世界大戰，戰爭迫使研究工作停止了。她離開實驗室，成為一個白衣戰士。這一段時期的工作使她認識到，必須很快製造許多X光設備。她用法國婦女聯合會的款項，創造了第一輛“X光車”。這個完全可以移動的設備從1914年8月起巡回各醫院。她隨同這些汽車走遍了法國北部戰線和東部戰線的戰地醫院。她由一個物理學家變成了一名世界大戰的戰士。
居裏夫人的發展倫琴射線在醫學中的貢獻終於得到了人們的公認。1922年，她作為第一個女人被選為巴黎醫學科學院院士。
戰爭結束，她的祖國的獨立使她無比欣慰。她立刻恢複了在鐳研究所的研究工作，並寫了《放射學和戰爭》一書。總結了她在戰爭時期應用和進一步發展倫琴射線技術和鐳射的經驗。
1921年春天，瑪麗婭收到訪問美利堅合眾國的邀請。在美國，人們把當時價值10萬美元的一克鐳送給了她，作為進一步開展研究工作之用。這是全美國婦女通過捐助的形式贈送給她的禮物。
瑪麗婭的身體越來越差，在20年代她不得不接受幾次眼科手術，甚至經曆了失明的威脅。她於1919年第二次前往美國。在那裏，熱情的美國人又贈送給她一克鐳，這次是供建立華沙的鐳研究所，進一步發展居裏治療之用的。1932年5月這位波蘭人民的偉大女兒出席了華沙鐳研究所的開幕式，最後一次訪問了自己的祖國和親愛的城市。
由於她多年接觸放射性元素而沒有必要的保護措施，她患了惡性貧血症。她的雙手被鐳燒傷，遍布傷痕。危險的射線侵入了她的骨髓，引起了血液中的病變。1934年7月4日成了她所研究的化學元素的犧牲者，瑪麗婭·居裏病逝於法國阿爾卑斯山療養院，終年67歲。