Открытие искусственной радиоактивности принесло всемирную известность супругам Жолио-Кюри. В 1935 году им была присуждена Нобелевская премия. Кажется, совсем недавно присутствовала Ирен на церемонии вручения Нобелевской премии ее матери, а теперь ее муж и она сама получали эту высокую награду. В своей речи по случаю награждения Фредерик Жолио-Кюри предсказал процессы, могущие привести к выделению громадных запасов атомной энергии. Он говорил: « .мы вправе думать, что исследователи, конструируя или разрушая элементы по своему желанию, смогут осуществить ядерные превращения взрывного характера, настоящие цепные реакции. Если окажется, что такие превращения распространяются в веществе, то можно составить себе представление о том огромном освобождении энергии, которое будет иметь место».

Итак, прошло всего несколько лет, и скромный лаборант Института радия

превратился в ученого с мировым именем. Он молод, счастлив, полон сил и замыслов.

В 1934 году ему предоставляется кафедра в Сорбонне, спустя три года он стал профессором в Коллеж де Франс. Ирен после смерти матери сначала возглавила ее лабораторию, а затем стала директором Института радия. В 1935 году Ирен стала руководителем работ Национального фонда наук, и спустя год ее назначили заместителем министра просвещения по руководству научно-исследовательскими работами во Франции. Совместно с югославским физиком Савичем она занялась получением новых радиоактивных элементов, более тяжелых, чем уран. Вокруг Жолио-Кюри начинают группироваться французские и некоторые иностранные ученые, исследованиями которых он руководит. Это Коварски, Альбан, Савель и др. В то время его увлекают чисто инженерные идеи. Под руководством ученого строится ускоритель, переоборудуется лаборатория Ампера, руководителем которой он становится, в ней строятся новые химические и биологические корпуса. Наконец, став профессором в Коллеж де Франс, Жолио-Кюри строит второй в Европе (после СССР) циклотрон.

В это время во многих странах ученые усиленно бомбардируют нейтронами различные, элементы. Ферми в Италии, Мейтнер сначала в Берлине, а затем в Швеции, куда она бежала от фашистского преследования, Ган и Штрасман в Германии, супруги Жолио-Кюри и югослав Савич в Париже убеждаются, что уран, «обстрелянный» нейтронами, рождает - более легкие элементы. Суммируя полученные результаты, Фредерик Жолио-Кюри одним из первых показал, что в результате бомбардировки урана нейтронами возникают новые нейтроны, число которых превышает количество первичных нейтронов. Для подтверждения гипотезы ученый сконструировал оригинальную установку и впервые сфотографировал траектории атомного распада. Фактически было доказано, что выделившиеся нейтроны могут расщеплять соседние ядра и вызывать цепную реакцию.

В 1939 году Альбан, Коварски и Фрэнсис Перрен получили патент на созданную ими установку для получения атомной энергии и передали его безвозмездно французскому национальному центру научных исследований.

Начиная с 30-х годов Жолио-Кюри постепенно приобщается к общественной Деятельности. В 1934 году он вступил во Французскую социалистическую партию, спустя два года — в «Лигу борьбы за права человека». Однако очень скоро ему стало ясно, что социалистическая партия не выражает истинных интересов народа. Во время событий в Испании все симпатии Жолио-Кюри были на стороне свободолюбивого народа, самоотверженно боровшегося против фашизма, он призывал оказывать Испанской республике всяческую помощь. Его глубоко возмущало подписание Мюнхенского соглашения, развязавшего руки гитлеровской Германии. Если раньше он считал, что его место в лаборатории, а не на трибуне, то начиная примерно с 1934 года он понял, что не может быть пассивным, и вместе с Ланжевеном и другими прогрессивными людьми Франции вступает в борьбу с нацизмом.