Maria Slodowska 1867. november 7-én született az akkor még Orosz birodalomhoz tartozó Varsóban. Ő volt a család ötödik és legfiatalabb gyermeke. Apja matematikát és fizikát tanított, illetve két fiúgimnázium igazgatója volt. Édesanyja egy tekintélyes lányinternátust vezetett, majd tuberkulózisban meghalt mikor Maria 12 éves volt, ezelőtt két évvel pedig legidősebb nővére is meghalt tífuszban. A történtek után Maria elfordult a Római katolikus hittől és agnosztikus szabadgondolkozónak vallotta magát.
15 éves korában érettségizett kiváló eredménnyel a varsói lánygimnáziumban. Az egyetemre két okból nem vették fel, mert nő volt és mert lengyel. Az érettségi után magántanítóként dolgozott, és anyagiakban segítette nővérét az orvosi tanulmányaiban, aki a Sorbonne-on tanult. A két nővér megegyezett abban, hogy egymást segítik majd tanulmányaikban. A magántanítói állás után nővérként dolgozott, egy rokon családnál, ahol beleszeretett egy matematikusba. A szerelem viszonzott volt, de a család nem támogatta a frigyet egy nincstelen rokonnal. Ezután elvesztette az állását és nevelőnőként dolgozott. Nővére meghívta Maria-t Párizsba, de ő visszautasította az ajánlatot és helyette megkezdte tudományos tanulmányait Varsóban, az unokatestvérével, aki Mengyelejevnek volt az asszisztense. Miután tisztán látszott, hogy a kapcsolata a matematikussal nem tud kiteljesedni, elutazott Párizsba. Żorawski, a matematikus szerelme sosem tudta elfelejteni Maria-t, idős korában gyakran ült Maria szobra előtt a Rádium-intézetnél.
1891-ben megnyugvásra talált nővérénél és sógoránál Párizsban, és megkezdte tanulmányait a természettudományi karon, ahol matematikát, fizikát és kémiát tanult. Tanulmányai alatt egy padlásszobát bérelt, nappal órákon ült este pedig magánórákat adott. Maria azt mondta: az élet egyikünk számára sem könnyű, de nincs semmi baj, ha az embernek van kitartása, s főleg önbizalma. Hinnünk kell, hogy tehetségesek vagyunk valamiben, és azt a valamit bármi áron is el kell érnünk. Munkát kapott a professzora laboratóriumában, ahol egy összejövetelen megismerkedett Pierre Curie-vel, későbbi férjével. Tulajdonképpen közös érdeklődésük a mágnesség iránt hozta őket össze; ezekben az időkben Maria a különböző acélok mágneses tulajdonságait is vizsgálta.
Maria visszalátogatott Varsóban, mert remélte, hogy karrierjét hazájában folytathatja. Az egyetem megtagadta felvételét női mivolta miatt, így ismét visszatért Párizsba. A két tudós közös hobbija a kerékpározás volt, és a hosszú túrák még közelebb hozták őket egymáshoz. 1985 júliusában összeházasodtak, Maria úgy érezte, hogy megtalálta élete társát, akire mindig támaszkodhat. 1897-ben megszületett Irène lányuk, majd 1904-ben Ève. Hogy megtanulják anyjuk nyelvét, Marie lengyel nevelőnőt hozott a háztartásba.
1896-ban Henri Becquerel először jött rá arra, hogy az uránsók olyan sugarakat bocsátanak ki magukból melyek hasonlítanak a röntgensugárzás átható erejéhez. Bemutatta, hogy ez spontán jön létre, mely magából az uránból ered. Becquerel ezzel felfedezte a radioaktivitást. Ekkor Madame Curie elhatározta, hogy egy érdekes technikai eszköz segítségével vizsgálja az uránsugárzást. Tizenöt évvel korábban férje a testvérével együtt talált fel egy szerkezetet, amivel rendkívül kicsi elektromos áramot is lehetett mérni. Felfedezésének első eredménye az volt, hogy az urán aktivitása a jelenlévő urán mennyiségétől függ. Tudományos szempontból nézve, ez volt Curie legfontosabb egyéni munkája. Azután Marie rájött, hogy vannak anyagok, amelyek jobban sugároznak, mint az urán. Bár megkérdezte férje véleményét, igyekezett, hogy minden kétséget kizáróan megalapozza felfedezői jogát. Hogy elkerülje az esetleges félreértéseket, Pierre-ről írt későbbi életrajzában kétszer is megemlítette a felfedezést, mint sajátját. Valószínűleg már karrierjének ebben a korai stádiumában is tudta, hogy a tudósok többsége nem tudja elhinni, hogy egy nő eredeti munkát képes legyen végezni a tudomány terén. Felfedezését azonnal publikálta, hogy bebiztosítsa elsőbbségét. Marie-t azonban megelőzték, Gerhard Schmidt német fizikus ugyanezt a felfedezését Berlinben már két hónappal korábban a nyilvánosság elé vitte.
(Erre tudományos körökben már volt példa: ha Becquerel nem jelentette volna be azonnal a radioaktivitással kapcsolatos felfedezését a francia Tudományos Akadémiának, a felfedezést nem neki tulajdonították volna, és a Nobel-díjat sem ő, hanem Silvanus Thompson brit fizikus kapta volna meg.)
Pierre Curie biztos volt abban, hogy amit felesége felfedezett, a tudomány szempontjából megállja a helyét. A jelenség annyira felkeltette érdeklődését, hogy ideiglenesen abbahagyta a kristályokon megkezdett munkáját, és csatlakozott felesége kutatásához. 1898 júliusában Pierre és Marie együtt adtak ki egy tanulmányt egy általuk újonnan felfedezett elemről, amit Marie hazája tiszteletére polóniumnak nevezett el. 1898 decemberében egy másik elem, a rádium felfedezését is publikálták, amely nevét erős radioaktivitása miatt kapta. 1910-re Marie-nek, aki akkor már egyedül dolgozott, sikerült a rádiumot fém formában előállítania úgy, hogy egy tonna uránszurokérccel kellet dolgoznia.
1903-ban professzora, Henri Becquerel felügyelete alatt Marie megkapta doktori címét, Franciaországban elsőként, mint nő. Ugyanebben az évben Pierre Curie, Marie Curie, és Henri Becquerel együttesen megkapták a fizikai Nobel-díjat. A Nobel-díj honoráriumának egy részéből újratapétázták párizsi lakásuk falait és modernizálták fürdőszobájukat, a maradék pénzt pedig megosztották az arra szoruló diákokkal és ismerősökkel. A Nobel-díj hirtelen híressé tette a Curie házaspárt. A svéd akadémia történetében Marie Curie volt az első nő, akit a díjjal megtiszteltek. A Sorbonne-on Pierre professzori beosztást kapott, azonkívül engedélyt saját laboratóriuma felállítására; a laboratórium kutatási igazgatójaként az egyetem Marie-t nevezte ki.
1906-ban Pierre egy utcai balesetben halt meg. (Egy esős napon a Dauphine nevű utcán igyekezett átmenni, amikor egy lovaskocsi kerekei alá került és koponyatörést szenvedett. Halálát spekulációk vették körül. Némelyek szerint a baleset idején a radioaktív sugárzásnak régóta kitett szervezete már legyengült állapotban volt, bár ezt a magyarázatot nem lehetett egyértelműen elfogadni a baleset tényleges okaként.) Férje halála Marie lelkivilágára pusztító hatással volt. A történet szerint egyszer valakinek megjegyezte, hogy hirtelen egy gyógyíthatatlanul és nyomorúságosan magányos ember lett belőle. A baleset után sorbonne-i fizikatanszék Marie-re ruházta Pierre helyét, és átadta neki a laboratórium teljhatalmú vezetését is. Ezzel Marie kilépett férje árnyékából, és mint az egyetem első női professzora, fáradhatatlan munkába vetette magát, így keresve új értelmet életének.
1911-ben Marie megkapta a kémia Nobel-díjat a polónium és a rádium felfedezéséért. A díj átvétele után a lengyel tudósok vissza akarták csalogatni a hazájába a tudósnőt. A terv sikertelenséggel zárult; a Nobel-díj átvétele után egy hónappal Marie-t depresszióval és vesebántalmakkal kórházba kellett szállítani.
1910 és 1911 között Marie-nek viszonya volt a nála öt évvel fiatalabb Paul Langevin fizikussal. Mivel Langevin házas ember volt, aki otthagyta feleségét, az ügy botrányba fulladt, amit aztán Curie akadémiai ellenzéke annak rendje és módja szerint ki is használt. Curie a szenzációhajhász újságok hasábjain jó ideig mint házasságromboló szerepelt. Második Nobel-díja nagyban hozzájárult ahhoz, hogy Curie-nek sikerült meggyőznie a francia kormányt a Rádium Intézet megalapításának szükségességéről. (Érdekes módon évekkel később Marie unokája, Hélène Joliot, Paul Langevin unokájához, Michel Langevinhez ment nőül.)
Két lánya kíséretében 1921-ben nagy sikerű utat tett az Egyesült Államokba, ahol Warren B. Harding elnök az amerikai nők által gyűjtött pénzből vásárolt 1 grammnyi rádiumot ajándékozott neki. Marie Curie sok előadást tartott, főleg Belgiumban, Brazíliában, Csehszlovákiában és Spanyolországban. A Népszövetség Tanácsa beválasztotta a Szellemi Együttműködés Nemzetközi Bizottságába. Tanúja lehetett a párizsi Curie-alapítvány felvirágzásának, és a varsói Rádium Intézet 1932-es megnyitásának, ahol orvos nővére, Bronia lett az igazgató.
Mivel abban az időben még nem tudtak a radioaktív sugárzás veszélyes hatásairól, a Curie házaspárnak fogalma sem volt arról, milyen árat követelt kutatói munkájuk. 1934-ben Marie egy szanatóriumban meghalt. Halálát majdnem biztosan a káros hatású, ionizáló sugárzás okozta. Marie a legkisebb elővigyázat nélkül dolgozott a radioaktív anyagokkal. Kezén rádium okozta égésnyomok voltak láthatóak. A tudósnőt a férje mellé temették el Franciaországban. Hatvan évvel később, 1995-ben maradványaikat a párizsi Panthéonban helyezték el, munkájuk iránti tiszteletből. Marie ebben a megtiszteltetésben megint első volt, mint nő, akit saját érdemei miatt helyeztek a Panthéonba.
Idősebb lánya, Irène 1935-ben kémiai Nobel-díjat kapott azért a felfedezéséért, hogy ha az alumíniumot alfa sugarakkal bombázzák, az neutronokat bocsát ki magából és radioaktívvá válik. Irène húga, Ève Curie, anyja halála után megírta Marie Curie életrajzát.
Maria Skłodowska–Curie munkája nemcsak a fizika és kémia bevett elméleteit változtatta meg, de a társadalmi konvenciókra is hatással volt. Hogy tudományos pályafutásában, mint nő előre tudjon jutni, sok akadályt kellett legyőznie nemcsak a saját, de befogadó hazájában is. Albert Einstein állítólag azt mondta róla, hogy körülbelül ő volt az egyetlen, akit a hírnév nem rontott meg. A Curie házaspár iránti tiszteletből nevezték el a radioaktivitás egységét curie-nek, és a kűrium nevű elemet is. Pierre és Marie Curie után három radioaktív ásványt neveztek el: curite, sklodowskite, és cuprosklodowskite.
