Мечта Марии Кюри, наконец, сбывается: скопив небольшую сумму денег, она попадает в Париж и начинает посещать с ноября 1891 года лекции на факультете естествознания Сорбонны. Около трех лет ей приходится вести суровую жизнь, отказывая себе в самом необходимом. Перед ней стояла цель: получить диплом, обеспечивающий право работать преподавателем, и она целиком уходит в учебу, не позволяя себе никаких развлечений.

В 1894 году Мария Кюри сдает экзамены по физике, а через несколько месяцев и по математике. Блестящие результаты экзаменов привлекли к молодой полячке пристальное внимание ведущих французских ученых. Казалось бы, цель достигнута, и она сможет со временем стать профессором в Польше, приносить пользу своей любимой родине. Но у Марии появляется страстное желание заняться исследовательской работой. В душе дипломированного физика происходит борьба, и, кажется, патриотизм и чувство долга перед родиной берут верх. Случайно происходит встреча девушки с молодым физиком Пьером Кюри. Завязывается дружба, переросшая в глубокое чувство. Пьер и Мария были созданы друг для друга, и их совместная жизнь, начатая 26 июля 1895 года, принесла обоим огромное счастье. После рождения дочки Ирен (будущего физика, лауреата Нобелевской премии) Мария Кюри в конце 1897 года решает приступить к работе над докторской диссертацией.

В начале 1896 года весь мир облетело сенсационное сообщение об открытии Рентгеном Х – лучей. Ученые всех стран устремились в свои лаборатории, чтобы проверить данные немецкого исследователя и попытаться открыть лучи, подобные рентгеновским. Эта «лихорадка» увлекла и профессора Высшей технической школы в Париже Анри Беккереля. До этого ученый занимался явлениями холодного свечения (флуоресценцией и фосфоресценцией). А. Беккерель решил проверить, не испускают ли фосфоресцирующие вещества под действием света невидимое излучение, подобное Х-лучам Рентгена. Работая с солью урана, он в результате счастливого случая (в тот день погода была сумрачной) обнаружил, что фоточувствительная пластинка, завернутая в светонепроницаемую бумагу, под действием каких-то невидимых лучей, исходящих от урановой соли, оказалась сильно засвеченной. Как показали тщательные исследования, проведенные А. Беккерелем в течение нескольких последующих недель, излучение происходило спонтанно и не зависело от внешних условий.