玛丽1867年出生于波兰的华沙，高中毕业后，曾患了一年的精神疾病。由于是女性的原因，她不能在俄罗斯或波兰的任何大学继续进修，所以她做了几年的家庭教师。最终，在她姐姐的经济支持下移居巴黎，并在索邦（巴黎大学的旧名）学习数学和物理学。
经过四年的努力后，玛丽于巴黎大学取得物理及数学两个硕士学位。在那里，她成为了该校第一名女性讲师。玛丽在索邦结识了另一名讲师——皮埃尔·居里，就是她后来的丈夫。他们两个经常在一起进行以沥青铀矿石为主的放射性物质的研究，因为这种矿石的总放射性比其所含有的铀的放射性还要强。在研究过程中，她发现能放射出那种奇怪光线的不只有铀，因此，她做出大胆判断：还有一种物质能够放射光线，这种新的物质，也就是还未发现的新元素，只是极少量地存在于矿物之中。居里夫人把它定名为“镭”，因为在拉丁文中，它的原意就是“放射”。
当时很多科学家并不相信，认为居里夫妇只是一种假设，甚至有人说道：“如果真有那种元素，请提取出来，让我们瞧瞧！”要提炼镭元素，需要足够的沥青铀矿，而这种矿很稀少，价格又很昂贵，他们根本无法得到。这件事后来传到奥地利，迅速得到奥地利政府的支持，奥地利政府赠送他们一吨已提取过铀的沥青矿残渣，这才开始了提取纯镭的实验。
经过3年多的艰苦工作，居里夫妇终于在1902年提炼出0.1克镭盐，接着又初步测定了镭的原子量。由于这种元素的放射性比铀强200万倍，因而它不用借助任何外力，就会自然发光发热。
镭的发现，引起科学乃至哲学的巨大变革，为人类探索原子世界的奥秘打开了大门。可以说，它的发现，开辟了科学世界的新领域，并由此诞生了一门新兴的放射学，所以，镭被誉为“伟大的革命者”。正是因为居里夫妇为科学革命做出了巨大的贡献，第二年，他们便获得了诺贝尔物理学奖。
过后不久，人们又发现镭在医学方面的价值，给癌症患者带来了福音，这使本来已经非常昂贵的镭，变得更加珍贵。
有人劝说居里夫妇说：“您如果去申请专利，定会成为百万富翁！”“不，镭是一种元素，它应属于全世界！”居里夫妇毫不犹豫地回答。居里夫妇非常信奉“科学是无国界”的，也可以说，这是他们献身科学的共同宏愿。
但不幸的是，1906年4月的一天，在一次车祸中皮埃尔·居里失去了自己宝贵的生命。居里夫人强忍悲痛，继续进行自己的科学研究。1910年，居里夫人成功地分离出纯镭，分析出镭元素的各种性质，精确地测定了它的原子量。
在同年居里夫人出席的国际放射学理事会上，制定了以居里名字命名的放射性单位，同时采用了居里夫人提出的镭的国际标准。
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