Pada tahun 1891, Marie Curie akhirnya pergi ke Paris dan mendaftar kuliah di Universitas Sorbonne. Karena keuangan yang tidak mendukung, ia sering sakit-sakitan karena pola makannya sangat buruk.
Meskipun demikian, Marie Curie mampu memperoleh gelar masternya di bidang fisika pada tahun 1893 dan mendapat gelar di bidang matematika pada tahun berikutnya.
Setelah lulus dari Universitas Sorbonne, Marie dikenalkan oleh salah seorang teman dengan Pierre Curie yang merupakan fisikawan Prancis. Usai melakukan penelitian bersama, benih-benih cinta bermunculan hingga akhirnya mereka memutuskan untuk menikah pada 26 Juli 1895.
Dua tahun setelah menikah, keduanya dikaruniai seorang putri yang bernama Irène. Pasangan itu kembali memiliki anak kedua, Ève pada tahun 1904.
Sayangnya, Pierre Curie meninggal dunia pada 1906 di Paris. Marie Curie pun mengambil alih jabatan sang suami di Universitas Sorbonne dan menjadi profesor wanita pertama di institusi tersebut.