Для систематической научной работы необходимы условия, а Пьер не имел ни своей лаборатории, ни даже изолированной комнаты для занятий. Свою классическую работу по магнетизму он выполнял на небольшой лестничной площадке. Тем не менее, Кюри исследовал магнитные свойства 20 различных веществ при разных температурах, давлениях, внешних магнитных полях и показал, что между диамагнитными веществами, с одной стороны, и пара- и ферромагнитными, с другой, имеется принципиальное различие; у пара- и ферромагнитных тел магнитная восприимчивость зависит от температуры, в то время как у диамагнитных тел такой зависимости не наблюдается. Пьер Кюри нашел, что для парамагнитных тел магнитная восприимчивость обратно пропорциональна абсолютной температуре. Эта зависимость получила в физике название «закона Кюри». Он установил, что для ферромагнитных тел зависимость от температуры несколько сложнее, но, начиная с некоторого определенного значения температуры, называемого теперь «точкой Кюри», ферромагнитные тела ведут себя, как парамагнитные, а затем в точности подчиняются закону Кюри. Эта блестящая экспериментаторская работа явилась его докторской диссертацией. В 1895 году в Школе физики и химии для Пьера Кюри учреждается специальная кафедра. К сожалению, это совсем не изменило условий его научной работы, он по-прежнему не имел хорошо оборудованной лаборатории.

В 1895 году Пьер и Мария поженились. Свадьба была скромной, без традиционных церковных обрядов, в тесном кругу близких людей,

У новобрачных отсутствовало какое-либо имущество, за исключением двух велосипедов, подаренных к свадьбе дальним родственником, но было редкое единение душ и характеров, горячая любовь друг к другу, преклонение перед наукой. Для Пьера и Марии Кюри наука стала целью жизни. В 1933 году М. Кюри сказала: «Я принадлежу к числу тех, кто считает, что в науке есть большая красота. Ученый в своей лаборатории не только техник; перед явлениями природы он испытывает такие же чувства, какие испытывает ребенок, слушая волшебную сказку».

Супруги поселились в небольшой квартире при Школе физики и химии. Мария получила разрешение работать в лаборатории мужа над своим исследованием намагничивания закаленных сталей. Лаборатория — более чем скромная, лишенная самого элементарного оборудования.

Жалованья Пьера едва хватало на двоих. Восемь часов в лаборатории, несколько часов занятий домашней работой, вечером подготовка к конкурсным экзаменам до поздней ночи — таков распорядок дня молодой женщины. Число обязанностей Марии растет. В 1897 году она получила кандидатскую степень, сдала экзамен, на звание преподавателя средней школы, выполнила научную работу о магнитных свойствах закаленных сталей. В этом же году у нее родилась дочь Ирен. Лаборатория, работа, ребенок, хозяйство . И все же Мария твердо решает работать над докторской диссертацией. Ее заинтересовало недавнее открытие Беккереля, обнаружившего самопроизвольное испускание солями урана какого-то неизвестного излучения, ионизирующего воздух и воздействующего на фотопластинку. Что это за излучение? Какова его природа? Исследовательница решает остановиться на этой теме. Но проводить работу негде. После длительных хлопот Пьера Кюри Марии отводят сырой, заваленный хламом, холодный склад на первом этаже института. Без всяких удобств, без необходимой аппаратуры и средств, при 6 градусах тепла начинается работа.

Вскоре получен и первый результат. Оказывается, интенсивность излучения пропорциональна количеству урана, находящегося в образцах, и не зависит ни от химических соединений, в которые он входит, ни от внешних условий. Становится ясным, что источником нового излучения являются атомы. Но только ли уран обладает таким свойством? Мария настойчиво ищет среди различных минералов проявление свойства радиоактивности. Она находит минералы, обладающие гораздо большей радиоактивностью, чем уран и торий и делает вывод, что радиоактивность объясняется наличием в минералах новых, ранее неизвестных элементов. К. работе присоединяется Пьер. Работа Марии так заинтересовала его, что он не вернулся больше к своим прежним исследованиям. С этого времени супруги стали работать вместе, и теперь уже нельзя различить, где кончается труд одного и начинается труд другого. Их записи чередуются в лабораторных журналах. Так продолжается восемь лет, пока нелепый случай не обрывает жизнь Пьера.

Супруги Кюри ищут новые радиоактивные элементы в смоляной урановой руде. Они устанавливают, что в природных соединениях урана содержится два элемента: один при химической обработке руды встречается с висмутом, другой — с барием. В июле 1898 года они находят один из них. Мария называет его «полонием» в честь родной Польши. В следующем году они печатают в «Трудах» Академии сообщение об открытии радия (лат. radius — луч).