Pada 1908, Marie menjadi profesor tituler. Lalu pada 1910 risalah fundamentalnya tentang radioaktivitas diterbitkan. Pada 1911 dia mendapat Hadiah Nobel Kimia untuk isolasi radium murni.
Pada 1914 dia menyaksikan selesainya pembangunan laboratorium Institut Radium di Universitas Paris. Saat Perang Dunia I, Marie dengan bantuan anaknya, Irene mengabdikan dirinya mengembangkan penggunaan X-radiograpfi.
Pada 1918, Institut Radium mulai beroperasi dengan sungguh-sungguh dan menjadi pusat universal fisikia dan kimia nuklir. Marie Curie sekarang berada pada titik tertinggi dan sejak 1922 menjadi anggota akademi kedokteran, mengabdikan penelitiannya untuk mempelajari kimia zat radioaktif dan aplikasi medis dari zat ini.
Marie meninggal dunia akibat anemia aplastik akibat paparan radiasi. Kontribusinya terhadap fisika sangat besar, tidak hanya dalam karyanya sendiri. Ini ditunjukkan dengan dua Hadiah Nobel yang diraihnya, sebagaimana dikutip dari Britannica.
Di era saat perempuan banyak dianggap lebih rendah dibanding laki-laki, Marie mampu membuktikan diri dan meninggalkan warisan ilmiah yang terus memengaruhi kedokteran dan teknologi dengan cara yang tak terhitung. Kejeniusannya menular ke putrinya Irene Joliot-Curie. Sang putri telah menerima Nobel di bidang kimia pada 1935.