Quando nel 1906 Pierre morì tragicamente travolto da una carrozza, Marie gli subentrò alla cattedra alla Sorbona, la prima cattedra universitaria assegnata ad una donna in Francia. Per i suoi successivi lavori sulla radioattività Marie Curie ricevette anche il premio Nobel per la Chimica nel 1911. Morì di leucemia all'età di 67 anni, sicuramente conseguente alle prolungate esposizioni alle radiazioni, di cui ancora erano ignote le conseguenze.