居里夫人1867年11月7日生于俄国占领下的波兰首都华沙。她的父亲是华沙高等学校的物理学教授，母亲是闻名遐迩的钢琴家。她从小秉承父母聪明好学的家风，对科学实验有浓厚的兴趣。中学毕业后，她曾当过家庭教师。1891年在巴黎继续深造，获得两个硕士学位。学成后，本打算回国，但是当她同法国年轻物理学家皮埃尔·居里相识后，又改变了计划。1895年，她与皮埃尔结婚，1897年生了一个女儿。
居里夫人在抚育女儿的同时，还孜孜不倦地进行学习，她在一篇试验报告中了解到法国物理学家贝克勒尔发现了一种“铀射线”（朋友们称之为“贝克勒尔射线”）。这一发现引起居里夫人极大兴趣。射线放射出的力量是从哪里来的？这种放射的性质是什么？她把这个问题当作她博士论文的一个课题来进行研究。
1898年，经过丈夫皮埃尔多次向理化学校校长申请，校方才同意居里夫人用学校那间破旧、阴暗潮湿的贮藏室作物理实验。在这里他们每次把20多公斤的废矿渣放入冶炼锅里溶化，又连续几小时不停地用一根粗大的铁棍搅动。在那间阴冷的小屋里，居里夫人以她严谨的治学态度，进行有条不紊的实验。她发现捷克斯洛伐克有一种沥青铀矿，放射性强度比预计的强度大得多，她知道，自己找到了一种新的元素。于是她和丈夫紧张地工作起来，终于在1898年7月找到了比纯铀放射性还强400倍的一种放射性元素。居里夫人为了纪念她的祖国——波兰，就给这个新元素定名为“钋”（波兰的意思）。
1898年12月，居里夫人又根据实验事实宣布，她发现了第二种放射性元素，这种新元素的放射性比钋还强，她把这种元素定名为“镭”。可是，当时谁也不敢确认她发现的这种新元素。因为按化学家的传统观念，一个科学家在宣布他发现新元素时，必须拿出实物来，并精确地测出它的原子量。而居里夫人手里既没有镭的样品，也没有它的原子量。
为了让同行们看到真实的样品镭，居里夫人需要从藏有钋和镭的沥青铀矿里去提炼，而当时这种矿物很昂贵。对于生活本来很清贫的居里夫妇来说，无法用足够的钱去购买。
经过无数周折，奥地利政府决定馈赠一吨残矿渣给居里夫妇，并答应若他们将来再需要的话，可以在最优惠的条件下供应。于是，居里夫人有了原料来源。他们夫妻夜以继日地在小屋里提炼，从1898年一直工作到1902年，整整4年时间，经过几万次的提炼，处理了几十吨的矿石残渣，他们终于得到了0.1克的镭，测定出它的原子量是225，镭宣告诞生了！
居里夫人以《放射性物质的研究》为题，完成了博士论文。1903年，她获得了巴黎大学物理学博士学位。之后，她与丈夫双双获得诺贝尔物理学奖。人们称她为“镭的母亲”。居里夫妇证实了镭元素的存在，使全世界都关注起放射性现象，掀起了一股放射性物质的研究和应用热潮。镭的发现在科学界爆发了一次真正的革命，动摇了传统物理学观念。
由于长期接触放射性元素，居里夫人得了严重的贫血症。1906年，皮埃尔·居里因车祸去世后，居里夫人克制了巨大的悲痛，仍然坚持对放射性物质的研究，并撰写了《放射性通论》一书。令人惊奇的是，1911年，她又一次获得诺贝尔物理学奖，成为世界上唯一两次获诺贝尔奖的女性。
居里夫人是一个无私而高尚的人。1906年丈夫皮埃尔去世后，她把与丈夫千辛万苦提炼出来的镭，无偿赠送给了治癌实验室。当时，那些镭可值100万法郎。亲友们为此责备她，劝说她应该改善一下生活，或把这些财产留给女儿。居里夫人却说，我希望女儿长大后自己谋生，我要把精神财富留给她，让她走上正确的人生之路。
令世人钦佩的是，居里夫人的女儿伊伦，果然不负母亲厚望，她也走上了一条科学研究之路。在与丈夫合作研究了核裂变之后，她发现了人工放射的物质，并第一次制造出了人造同位素。因此，伊伦也获得了诺贝尔物理学奖，成为世界上唯一一对母女二人获诺贝尔奖者。
1934年，67岁的居里夫人终因劳累和疾病去世了。临终时，她留下遗嘱，不要人们为她举行葬礼，她希望埋到巴黎郊区丈夫的墓旁，她要永远和皮埃尔在一起，人们含泪满足了她的愿望。