瑪麗滿心歡悅地重返索爾本。1893年9月15日，瑪麗從巴黎寫信給哥哥約瑟夫：
我已經在一條幹淨、秩序良好的街上，租妥了我的住屋，租金是180法郎一年，比起我以前的租房，這兒簡直是一座宮殿。
接著，瑪麗又向約瑟夫訴說了自己的心情：
還用得著告訴你說我很喜歡回到巴黎嗎？又離開父親確實使我感到難過，不過我能看出他老人家很健康，可以暫時不需要我，尤其是因為你住在華沙。而我的一生都決定於在這裏的學習。因此我覺得還可以再留在這裏，無需感到內疚。
她還為她得到數學學士學位後回波蘭做好了必要的準備，她在信的末尾寫道：
我不久要給勃古斯基表兄寫信，請他把他實驗室的情況告訴我。這將關係到我未來的工作。
哥哥約瑟夫不同意瑪麗急於回波蘭的打算，他勸她在法國拿到博士學位再說。他希望她能得到博士學位。
重返巴黎後更讓瑪麗高興的是，當她再次出現在索爾本物理實驗室時，李普曼教授高興地對瑪麗說：“你回來得正好，這個實驗室很需要你在這兒工作。你還是可以像以前那樣幹下去！”對於教授的鼓勵，瑪麗當然感到由衷地高興，原先的焦慮和苦惱，在這兒蕩然無存。
李普曼教授知道瑪麗在經費上有困難，於是讓瑪麗參加一項有經費的課題研究，以補充她學習費用的不足。當時鋼鐵和機械工業正如日中天，發展得非常迅速，汽車工業、電力工業、鐵路運輸工業等都在加速發展，這一切都加重了對鋼鐵的需求量和高質量的品位要求。但鋼鐵的磁化，卻嚴重阻礙了機械工業的發展。於是，法國工業促進協會請求李普曼教授研究一個重要課題：各種鋼鐵的磁性性質。
瑪麗很高興自己有機會參加由李普曼教授領導的科學研究，這是提高自己科學研究素質的最好途徑。但有一個困難，沒有適合的實驗室供她使用，李普曼雖然有實驗室，但卻沒有合適的地方讓瑪麗做實驗。
瑪麗又一次麵臨危機。
遇到誌同道合的伴侶
瑪麗已經把戀愛和結婚在她的生活計劃中劃掉了。這並不奇怪。一個貧寒的青年女子因為初戀而遭到了失望和屈辱，便發誓永遠不再戀愛。
瑪麗為自己建立了一個極端嚴肅的秘密宇宙，由愛好科學的情感支配。對於自己的家庭的親切感，對於受壓迫的祖國的依戀，也在這個宇宙中占有地位。這就是她的全部感情！其餘都不重要，也不足道。
瑪麗獨自住在巴黎，每天在索爾本和實驗室遇見青年男子，她已經這樣決定了。她的夢想縈繞在她心頭，貧苦折磨著她，大量的工作使她過度勞累；她不知道閑暇。而她的自尊心和羞怯還有她的懷疑：自從Z家不願意要她做兒媳婦，她就以為沒有嫁妝的女子不能得到男子的忠誠和溫情。這些美好的理論和痛心的回憶，使她意誌堅強，她堅決要保持獨立。
一個天才的波蘭女子過著枯燥的生活，與人世隔絕，把自己留給工作，這並不驚訝；但是，一個法國人，一個有天才的學者，竟會為這個波蘭女子留下自己，不知不覺地在等著她，那就實在令人驚異了，而那個人就是皮埃·居裏。
正當瑪麗為實驗室發愁時，有一位瑞士福利堡大學的物理教授科瓦爾斯基來巴黎作學術訪問。
科瓦爾斯基教授是波蘭人，從小就認識瑪麗，所以很關心瑪麗的學習近況。當瑪麗把她的困難告訴教授後，教授給她想了一個辦法。“我想起來了，我認識一位在理化學校工作的年輕教授，他是一位很出色的物理學家，而且樂於助人，很富有同情心。他一定可以幫助你，他的名字是皮埃·居裏。”
“皮埃·居裏？”
瑪麗第一次聽到這個名字，很認真地問了一下。
“這樣吧，明天晚飯後你到我家來喝茶，我把皮埃·居裏也叫來，你們當麵談一下，好嗎？”
瑪麗當然同意了這個建議。
皮埃對磁學的研究，已取得了許多突破性進展，他是個卓有成效的學者。此時，35歲的皮埃仍然是單身一人，沒有結婚。他之所以成了大齡青年，實在是由於他過度沉迷於學問，害怕因為結交女朋友耽誤了做研究的大事。他是那種視事業為生命的學者。
當然，皮埃不願意結交女友，也肯定與他對女性的看法有關。事實上，在遇見瑪麗以前，他曾在日記上寫道：“天才的婦女是稀有的，一般說來，對於一個嚴肅的科學家來說，婦女是一個絕對的障礙。”
但是，在4月一個春意濃濃的夜晚，他意外地遇見了瑪麗小姐，於是，奇跡在皮埃麵前出現了：一個他以前從未料想過的神奇世界在他麵前敞開了。
在科瓦爾斯基教授家裏，瑪麗和皮埃見麵了。在瑪麗麵前出現的是一個高個子青年人，穿著肥大而過時的服裝，棕色的頭發下有一雙溫和而熠熠發光的眼睛。他靜靜地靠在陽台門旁，表現出一種罕見的才智和個性。
在皮埃眼裏出現的是一位嚴肅認真的年輕姑娘，她不僅體態優美，連那柔軟的卷發、灰色的眼睛、寬大的前額也顯得十分可愛。甚至連她那雙散發著化學藥品氣味的手，都對皮埃很有吸引力。
如果說兩人見麵後，瑪麗對皮埃有好感，那麼皮埃這位從來拒姑娘於門外的男子，卻一開始就被瑪麗深深吸引住了，當然其中也夾著相當大的好奇心：這位姑娘在巴黎苦讀是為了什麼？
他們倆人很愉快地淡起著彼此都感興趣的科學研究問題。也許是由於瑪麗那種不懂就問的態度，和她那謙虛求知的情趣，使皮埃感到輕鬆、愉悅，並產生了一種尊敬，這位很少在姑娘麵前說話的人，竟侃侃而談。
尤其是當他發現他用一些專用學術語言或數學公式談自己的工作時，瑪麗越來越興奮，這時皮埃感到這個姑娘真非同一般。
皮埃還驚訝地發現，她甚至能夠敏銳地發現一些細節上的問題，並與他討論。當皮埃在不知不覺中流露出這種驚訝時，瑪麗揶揄地說：“先生，我不明白，婦女能力有限，這種奇怪的見解您是從哪兒學到的？”
皮埃一邊講一邊覺得一切變得多麼古怪：他，一位專心致誌的學者，竟在一位年輕姑娘麵前大談艱深的物理學問題！而且還鄭重其事地！他覺得有些荒謬，但他仍然高興地說下去。當瑪麗端起杯子喝茶時，皮埃看見她的手指變了形，他明白這是實驗室的強酸灼傷的結果，他被深深地感動了。
6月裏的一個晴朗的下午，瑪麗手裏捧著一束鮮花，來到巴黎去探望皮埃的父母親。瑪麗看到皮埃的父母的時候不禁熱淚盈眶，心理想著：他們和我的父母是多麼的相像啊。
瑪麗本來希望能深造的，但是如果要和皮埃結婚的話就不得不離開華沙而到學者薈萃的巴黎去，但是父親要怎麼辦？瑪麗想到這些就在心裏動搖了和皮埃結婚的念頭。
斯可羅多夫斯基先生實際上已經早就聽說了皮埃的家庭背景，他本人還是一位相當了不起的物理學者的情況，斯可羅多夫斯基先生的態度是相當的開朗，他對瑪麗說：在生活裏，不免有感覺到寂寞的時候，但是，我不能阻止你的幸福。我很明白皮埃在物理學方麵的成就，我怎麼會反對你跟這樣一個有前途的人去結婚呢。
瑪麗聽到父親說這番話的時候，感動得流下了眼淚。
1895年7月26日，瑪麗經過一年多的遲疑和考慮，終於和皮埃結了婚。
婚禮簡單得不能再簡單了：沒有白禮服，沒有金戒指，沒有喜筵，沒有宗教儀式，也沒有公證人，因為這對夫婦除了前一天用一個表親寄來的禮金買的兩輛嶄新的自行車外，幾乎一無所有。
皮埃每天上物理學校，瑪麗也到學校的實驗室去做研究的工作，隻到傍晚的時候，他們兩個人才回家。
皮埃和瑪麗的家裏非常簡陋，隻有一個書櫃和兩把普普通通的椅子，有時候客人來了也沒有椅子坐，他們也沒有辦法閑聊，皮埃的父親在來到他們的小房間的時候說：我想替你們買幾樣家具作為新婚紀念。當他聽到瑪麗訴說她和皮埃的生活的時候感歎地說：也許愛惜時光的學者們的生活就應該如此吧。
皮埃每個月的薪水不多，但是一向過慣了節約生活的瑪麗卻一點也不認為辛苦。
普通的家庭主婦幾乎一天離不開家務，可是瑪麗就與一般的主婦有所不同。作為一個主婦瑪麗還有許多的雜事，例如：除了做飯和洗衣服，打掃以外，作為一名物理學者，她也得花更多的時間去繼續她的研究工作，除此之外，她還要減少睡眠的時間去準備各項的考試。
瑪麗沒有多餘的時間上街買東西，早晨的時候，皮埃還沒有睡醒，瑪麗就到市場去買菜，傍晚的時候，兩個人還要在路途中買點東西，因為這樣就可以節省時間。
瑪麗作為一名家庭主婦，僅僅有一個缺點，那就是她沒有機會去學習做菜，瑪麗學生時代的時候，為了節省時間都是用麵包來充饑，可是做了一個家庭主婦就不行了，法國人多對吃食是講究的。
瑪麗害怕有人嘲笑她不會做菜，於是她就偷偷地到其他地方去學習做菜，好強的瑪麗，在她的新婚生活的一段時間中開始摸索著前進了。
無論家務事有多麼麻煩，瑪麗還是每天不間斷地從中抽出八個小時的時間來研究，皮埃和瑪麗兩個人共用一盞台燈，直到深夜也沒有熄滅。
1896年8月，居裏夫人通過了大學畢業生擔任教師的資格考試，而且她還取得了第一名的好成績。皮埃很為瑪麗驕傲，作為獎賞，他帶她遊曆了整個法國。
隨後，居裏夫人在舒琴柏克的支持下，在理化學校謀得了一個職位，與皮埃·居裏一起在實驗室裏工作。
1897年，居裏夫人懷著身孕完成了論文《淬火鋼的磁特性》，這顯然是李普曼教授原先那個課題的研究方向。這項研究告一段落後，她麵臨的第一個任務：第一，她要做媽媽了，9月12日，她的大女兒伊倫娜·居裏出生了；第二，她需要尋找一個合適的博士論文研究課題。
一般的母親在有了孩子之後，都要在家庭生活和科學事業中間作出選擇，但是瑪麗卻從來沒有想過要放棄其中任何一個，她決心想要把家庭和科學一起做好，她相信自己一定會成功。
瑪麗為女兒請了一位乳母，自己則不再給孩子喂奶，因為自從懷孕以來，瑪麗的健康就遠遠不如從前。醫生給瑪麗診斷說她的左肺有結核病變，他們懷疑這是遺傳，因為瑪麗的母親就是患肺癌去世的。
皮埃和醫生都勸瑪麗到療養院去修養幾個月，但是，固執的瑪麗總是漫不經心地聽著他們說的話，並且堅決地拒絕，因為瑪麗要操心的事實在是太多了，她還有實驗要做，有丈夫、有女兒需要她來照顧。
早晨和晚間，瑪麗仍然替女兒換著衣服和洗澡，白天，乳母就帶著伊倫娜去附近的公園裏散步，這個時候瑪麗就在實驗室裏麵忙碌著。有的時候，伊倫娜患感冒的時候，居裏夫人就會放心手中的研究，無日無夜地照顧著女兒。
伊倫娜沒出生多久，她的祖母就去世了，從此，皮埃的父親，老居裏先生就搬來和皮埃夫婦一起住，家裏的人口漸漸地多了起來，小家庭顯得熱鬧起來。
對於學問很有研究的皮埃和老居裏先生都對瑪麗有著極大的決心，都對瑪麗表現出了讚同和鼓勵。
有人說：方向選擇對了，就成功了一半。這話頗有道理。好在這時正是19世紀和20世紀之交，正處於激動人心的科學時代，有才幹的人找研究方向並不太讓人為難。
共同攻克科研難題
19世紀末，正當物理學家們為經典物理學的輝煌勝利舉杯祝賀時，正當一部分科學家宣稱物理學的大廈已經最初建成之時，從1895年瑪麗和皮埃·居裏結婚的那一年起，一係列從未預料到的偉大發現突然相繼湧現。
德國物理學家倫琴發現X射線；法國物理學家貝克勒爾於發現鈾元素的天然放射性；英國的物理學家J．J．湯姆遜又發現了電子。這一係列發現，在物理學家、化學家麵前展示出了一個光怪陸離、變幻莫測的神奇世界。
居裏夫人從小就富有冒險的精神，在同一個地方，她總是喜歡嚐試不同的道路，去發現人們沒有探索過的路途。這樣一種習慣，在她的日常生活中也可以看的出來，無論遇到什麼樣的困難，居裏夫人總是想辦法去克服。
居裏夫人正麵臨的一個任務，是選擇博士論文研究的課題，於是她在大量文獻中尋找她感興趣的研究課題。在閱讀了近幾年的科學期刊後，居裏夫人注意到了貝克勒爾教授的關於鈾射線的論文。
這種鈾射線頗有點神秘兮兮的，而且有一個問題讓她不明白：鈾射線的能量是從哪兒來的？這個問題也是一直以來困擾貝克勒爾和許多科學家的一個問題。
居裏夫人覺得這個問題很值得研究。她曾說過：這項研究很有吸引力，它是全新的，還沒有人做過深入的研究。在與皮埃商量了以後，她決定以這個問題作為自己博士論文的研究課題。
“從明天開始，我要到巴黎所有的圖書館去查一查，我們的手頭的材料太有限了。”瑪麗和皮埃商量。
“是啊，是該去查一查。”
對研究方麵非常有經驗的皮埃爾總是向瑪麗的老師一樣，給她提出很多很重要的忠告。於是，瑪麗一刻不停的奔波著，跑遍了所有的圖書館，查閱了所有的最新的研究報告。
居裏夫人的決定聰明而又大膽。
首先，這個能量來源的問題十分棘手，用已有的科學概念幾乎無法對它作出解釋，可瑪麗偏偏選中這種難度大、內容新穎的研究課題，非大智大勇者不敢為也！
其次，當時世界上還沒有任何一個女人想要成為理科博士，她明白，要想同男人建立平起平坐的關係，她的論文必須有獨特的內容和實質性的科研成果。
再次，居裏夫人也許是懷著又驚又喜的心情發現，貝克勒爾的重要發現尚未被人們重視，幾乎還沒有人作進一步的研究，因此選這個題目作研究，取得成功的機會會比較大。
但與此相隨的困難是參考文獻太少，幾乎一切都得自己從頭幹起。瑪麗還發現除了貝克勒爾1896年提交的幾篇學術報告以外，再也找不到其它參考資料了。
1897年底，居裏夫人在皮埃的幫助下，在理化學校找到了一間以前用來存放東西的小房間作為她的實驗室。
剛啟用時，房裏到處是厚厚的灰塵，黴氣的味道足可以讓人聞了就立即作嘔。
小房間裏什麼都沒有，而且是臨時加蓋的，沒有地板，玻璃板的屋頂遇到下雨天的時候就會漏雨。房間裏冬冷夏熱，隻有一具壞了的火爐，四張長短不齊的桌子和一個非常破舊的黑板。
居裏夫人對這些困難都不在乎，她為有了可以做實驗室的地方而滿心喜悅：“好了，我開始有了自己的第一個實驗室！”
是的，這兒的確是居裏夫人的“第一個實驗室”。以後她又換過許多次實驗室，但這兒卻是起點站，而且她要研究的是如此重要的課題，因此，她興奮而滿意的心情是完全可以理解的。
當居裏夫人精確地、定量地測定了鈾射線以後，她作為一位優秀科學家的素質在這時充分地顯露出來了。她越是研究的深入，越是感到鈾射線具有一種非同尋常的性質，與以前所有的研究結果大不相同。
於是，居裏夫人正好在貝克勒爾止步的地方勇敢地向前邁出了—步，即雖然現在隻觀察到鈾可以自動發射“鈾射線”，但是並沒有任何理由可以證明隻有鈾元素是唯一能發出這種射線的化學元素。
別的元素就不能發射這種射線嗎？貝克勒爾也許是由於一種偶然的原因先在鈾元素裏發現了它，但若因此就把它設定為隻有鈾元素才具有的發射本領，那未免有些以偏概全了。
於是，居裏夫人決定檢查當時知道的所有元素。她先找來幾種礦石和化學物品作了試驗。初步結果表明，放射性是一種原子特性的表現，她據此推斷有新元素的存在。
瑪麗的直覺力告訴她自己這種未知的物質一定存在，她也已經宣布了它的存在；但是她還須打開它的秘密。現在她必須以實驗證實假定，必須把這種物質分離出來，必須做到能夠公布：“它在這裏，我已經看見它了。”
她知道要從礦石中提煉出這種極其微量的元素絕非輕而易舉的事，但她下定決心要投入到這一艱難而又意義重大的化學分析中去。
發現一種新元素，這是一個色彩斑斕的和美麗的夢想，是一個非常吸引人的研究目標！從古到今幾千年，也不過才發現八十種左右的元素，每種新元素都使發現它的幸運者在科學史上永久馳名，如果她能再增添一種，那該是一件多麼有價值的、多麼吸引人的研究啊！
皮埃爾熱切地關注他妻子的實驗的迅速進展，他雖然沒有直接加入工作，可是時常以他的意見和勸告幫助瑪麗。鑒於瑪麗的研究有重大價值，於是決定暫時中斷他自己在晶體方麵的研究，與她合作共同尋找這隱藏得很深、很巧妙的未知元素。
一種新物質！這是一個迷人的引誘人的假定。不過，它仍隻是一個假定而已。直到此刻這種放射性很強的物質隻在瑪麗和皮埃的想象中存在，但是它在那裏很穩定地存在著！
瑪麗有一天用一種勉強克製著的激動的聲音對布羅妮婭說：“你知道，我不能解釋的那種輻射，是由一種未知的化學元素產生的……這種元素一定存在，隻要去找出來就行了！我們確信它存在！我們對一些物理學家談到過，他們都以為是試驗的錯誤，並且勸我們謹慎。但是我深信我沒有弄錯！”
這是一個獨特生活中的獨特時期。外行人對於研究者和他的發現，總有一種完全錯誤的浪漫觀念。
實際上“發現的瞬間”並不是永遠存在的。學者的各種工作都是極為細致的，成功的把握不會在他的艱苦進程中象閃電那樣突然閃現，以它的光芒使他眼花緣亂。