1896年，法國物理學家毋克勒爾發現鈾鹽礦物能放射出一種與倫琴發現的X射線相似的奇妙的射線。這種射線盡管是看不見的，可是它能穿過普通光線所不能穿透的黑紙片，而使照相底片感光。雖然貝克勒爾發現了這種射線，但是為什麼鈾鹽會放出這種射線，卻沒有一個人知道，這是一個沒有解開的自然之謎。
貝克勒爾的研究發現，引起居裏夫人的極大興趣，激發了她從童年時代就具有的好奇心和勇氣。她認為這是一個絕妙的題目，研究成果會在科學界產生巨大影響。居裏夫人同彼埃爾V居裏商議之後，決定把自3的全部精力投人這項研究，抓住,這個機遇。
但是，要進行研究，需要一個寬敞的實驗室。彼埃爾替瑪麗東奔西跑，到處借實驗室。最後，還是~在彼埃爾工作的理化學校，借到了一間簡陋的儲藏室作實驗室。這裏沒有地板，通風差，加上屋頂還漏雨，既潮濕又陰冷。
1898年2月6日，瑪麗，居裏在她的工作日記上記錄了這一天的室內溫度：溫度6度25分，這十個感歎號表示了她的不滿。
雖然陰冷潮濕的地方對有肺病的居裏夫人不合適，雖然還不知道那敏感的電流計在這種場所能不能使用，但居裏夫人已經很知足了，不敢奢望能得到別的更好的場所。就是在這簡陋潮濕的地方，他們研究了四年，發現了震驚世界的新的化學元素鐳。
居裏夫人並不失望，她畢竟有了一個可以施展自己理想抱負的工作室。她所用的儀器十分簡陋，隻有彼埃爾兄弟發明的靜電計是比較靈敏的。居裏夫人第一次用靜電計測出了鈾所放出的射線，有使空氣遊離而造成它導電的能力。幾個星期以後，居裏夫人得出了初步結果，她指出鈾的放射度同所用的鈾的數量成正比，不受鈾與其他元素的結合的影響。這種放射也不為光和溫度變化所左右，與外界環境無關。
居裏夫人還發現，這種射線有一種還沒有人知道的性質，同任何已知的東西都不相像，也不受其他東西的影響。她經過認真研究之後，發現這是原子的特性，是鈾元素的一種性質。既然這樣，居裏夫人就聯想到，鈾能放出這種射線，為什麼別的元素就不能放射出同樣的射線呢？於是，她決定檢查所有已知的化學元素是不是都能放出這種射線，結果發現釷元素也具有這種性質。後來，居裏夫人把這種現象叫做放射性。
“放射性”迷住了居裏夫人。她埋頭於這項研究，如癡如醉。
“彼埃爾，學校不是有各種礦物的樣品嗎？我們用靜電計檢查，把那些含鈾或釷具有放射作用的礦物挑出來，進行研究，怎麼樣?”瑪麗，居裏的建議很簡單，但彼埃爾一聽就意識到這是個了不起的主意。
果然，瑪麗，居裏在研究具有放射作用的礦物時；，有了驚人的發現：這些礦物的放射性強大，遠遠大於它所含鈾應發出的量。尤其是一種瀝青鈾礦，它雖然含有鈾，但它所發出的放射能力卻比純鈾強大4倍。
“難道試驗有誤?”居裏夫人想。懷疑，是科學家常有的反應。