年老的玛丽·居里原想作一次旅行，让布罗妮雅看看各处的美丽风景。但是走过几段路，到了她在加发来尔的别墅里，她就着凉了，觉得疲乏已极。她冷得发抖，并忽然感到失望，倒在布罗妮雅的怀里，像个有病的孩子一样抽泣。她担心她的书，恐怕患了气管炎就没力气把它写完。布罗妮雅照料她，抚慰她。到了第二天，她抑制住这种精神上的沮丧，从此再没有发生过类似情形。
后来阳光绚烂的天气给了她安慰，使她感到舒服。等她回到巴黎的时候，她觉得身体好了一些。一个医生说她患流行性感冒，并且与过去40年所有的医生说的那样样——工作过度。她不注意自己一直有低烧。布罗妮雅回波兰去，不知为何心里总觉不安。姐妹俩在开往华沙的火车前面，在那常到的月台上，最后一次互相拥抱。
居里夫人的病情时好时坏。在她觉得比较强健的时候，就到实验室去；在觉得眩晕虚弱的时候，就留在家里写书。此外，每星期用几小时计划她的新住房和在梭镇的别墅。
但一切似乎都太晚了，健康的死对头占了上风。她的热度更高，颤抖更厉害。艾芙不得不耐心说服她，使她同意再请医生。她总不肯请医生，借口医生们“叫人厌烦”，而且“没有钱酬谢他们”，因此没有一个法国开业医生得过她的诊费。这位学者，这位喜欢科学的人，就像村妇一样抗拒着医生的治疗。
在1934年5月的一天，大概下午三点半左右，一直在物理室里工作的玛丽·居里疲乏地抚摸着蒸发皿和仪器，这是她的忠实伴侣。她对她的合作者说：“我在发烧，我要回家去。”
此后玛丽·居里再没能起床。她的病没有确诊，有时说是流行性感冒，有时又说是气管；与这种病症的斗争令人失望，却迫使她不得不接受一些令她厌倦的治疗。此时，她突然以令人惊骇的顺从态度来忍受这些，并且同意人们把她送进医院去作全面检查。两次X光照相，五六次分析，仍使被请到这个学者床边来的专家们困惑不解。似乎没有一个器官有病，看不出任何明显的病症。只有肺的X光相片上有她旧有的病灶和有一点发炎的阴影，他们给她用湿包疗法和拔罐疗法医治。当她回到白杜纳码头的住房的时候，病情既不见好，也不见坏，她周围的人开始低声谈到“疗养院”。
艾芙担心地对她说了这个建议，她又听从了。她以为是城市中的喧嚣和灰尘使她不能痊愈，期望比较清新的空气能医好她。
玛丽·居里日渐衰弱。在试图把她移进疗养院之前，艾芙请法国最好的医生来诊视了一次。
后来，她的病势突然加重，但是医生们仍劝她立刻动身。这次旅行对她来说痛苦不堪：在火车上，她就支持不住了，倒在艾芙和护士的怀里晕了过去。等到她被安顿到桑塞罗谋疗养院中最美丽的一间房子里之后，医生又用X光照了一些相片，检查了几次：她的肺不是病因，这次移动全无用处。
玛丽·居里的体温超过40摄氏度，这是不能瞒她的，因为她总以学者的谨慎态度自己看水银柱。她几乎不说什么，但是她那黯淡的眼神里露出绝望的恐惧。
迅速从日内瓦请来的罗斯教授，比较了最近几天检验血液的结果，看出血里的红白血球数目都减得很快，因此诊断为极严重的恶性贫血症。玛丽·居里很担心她的胆囊里的结石。罗斯教授安慰她，答应决不给她作任何手术，并且想尽办法来给她治疗。但是生命正以极快的速度即将离开这个疲乏的身体。
7月3日早晨，玛丽·居里最后一次用颤动的手拿温度表，看出表上的度数降低了——临终前永远有的现象。她为这个表象感到高兴。艾芙告诉她这是痊愈的迹象，她现在就要复元了。她望着敞开的窗户，抱着强烈的求生欲望，对着太阳和巍然不动的群山说：“治好我的不是药，而是清新的空气和地方的高度……”
临终的时候，她发出一些可怜的痛苦呻吟和一些迷惘的、惊讶的叹息：“我再不能说明我的意思了……我感到恍惚……”她没有提到任何活着的人的名字。她没有叫她的大女儿，没有叫艾芙，也没有叫其他的近亲。在她那非凡的头脑里，只浮动着关于她的工作的种种大小挂虑，她断续地说着：“各章的分段，都应该是一样的……我一直在想这个出版物……”
她注视一个茶杯，想用一把茶匙在里面搅动，但是这似乎不是茶匙，而是一把药刀——一种精巧的实验工具：“这是用镭作的，还是用钍作的？”
她即将离开家人，和她心爱的“它们”在一起，她已经把她的一生献给它们，从此将永远与它们在一起。
后来她只是说了几句含糊不清的话；医生来给她注射，她忽然对他发出一种表示疲倦的微弱喊声：“我不要，我希望不要打搅我。”
她临终的时刻，显示出一颗渐渐冷却的强壮的心，它仍在跳动，不知疲倦，不肯让步。比埃尔·卢依大夫和艾芙分别拉着她一只冰冷的手；还有16小时工夫，生命和虚无都不再困扰这个妇人了。到了黎明时分，阳光已把群山染成玫瑰色，并且开始在极明净的天空中运行；灿烂的晨光打入了这间屋子，光线照在床上一张瘦削的脸宠和毫无表情的灰色眼睛上。死亡已经使她的眼睛定住，她的心脏也停止了跳动。
科学还须对居里夫人的遗体进行分析判断。那些与已知的恶性贫血不同的异常症状和几次验血，指出了真正的罪魁祸首，那就是镭。
后来，瑞果教授写道：“也许居里夫人要算是她丈夫和她发现的放射性物质的牺牲者之一。”
在桑塞罗谋，涛贝教授写出了如下的例行报告：“居里夫人于1934年7月4日在桑塞罗谋去世。她的病症是一种发展很快的会发烧的再生障碍性恶性贫血，骨髓不起反应，大半是由于长期遭到辐射而有了改变。”
这个消息由安静的疗养院传了出去，很快传到全世界，并在几个地方引起了极深的悲痛：在华沙有海拉；在柏林的一辆赶往法国的火车上，有约瑟夫·斯可罗多夫斯基和布罗妮雅；在蒙彼利埃有雅克·居里；在伦敦有麦隆内夫人；在巴黎有一些十分忠诚的朋友。
另外，还有镭研究院里的一些青年学者，在死气沉沉地仪器前面哭泣。乔治·福尼埃是玛丽·居里最喜欢的学生之一，他后来写道：“我们失去了一切。”
玛丽·居里躲开了这些悲哀，躲开了这些激动和尊崇；她躺在桑塞罗谋的床上休息。一些科学家和忠诚的人始终在这座房子里保护她，不许生人进去看她，扰乱她的安息。许多人都不知道她去世时有多么优美。她穿着白色衣服，头发梳向后面，露出她那极大的额部。她面容平和、庄严而且勇敢，就像一个武士；那时候，她是世界上美丽、最高贵的人。
她粗糙的、结了老茧的坚硬的双手，被镭严重灼伤，此时它们经常性的痉挛已经消失；它们伸在被单上，僵直，一动不动。
这是一双做了无数工作的手。
1934年7月6日星期五下午，玛丽·居里谦卑地到了最后的住所：没有演说，没有仪式，没有一位政治家或官员在场。爱她的近亲、朋友和合作者，依依不舍地把她葬在梭镇墓地里。她的棺木放在彼埃尔·居里的棺木上面，布罗妮雅和约瑟夫·斯可罗多夫斯基向墓穴洒下一捧从波兰带来的泥土。墓碑上又加了一行新字：玛丽·居里·斯可罗多夫斯基，1867-1934年。
一年以后，玛丽·居里去世前写成的一本书出版，这是她给年轻的物理学爱好者的最后的启示。书名则是一个庄严璀璨的名词：放射学。书的灰色封面上印的著作者的名字是：“彼埃尔·居里夫人，索尔本教授，诺贝尔物理学奖，诺贝尔化学奖。”