Sus trabajos sobre la radiactividad ampliaron los conocimientos de la física nuclear y descubrió dos nuevos elementos químicos, el radio y el polonio, lo que abrió la puerta a una nueva era de la medicina con grandes avances en el tratamiento del cáncer.
En 1903 la científica recibió el premio Nobel de Física junto con su marido Pierre Curie y Henri Becquerel y en 1911 le dieron el Premio Nobel de Química.