1891年秋天,玛丽来到巴黎,进入她早已梦想的巴黎大学理学院读书。理学院处于索尔本区,人们又称之为索尔本大学。1893年夏天,玛丽以第一名的考试成绩获得
物理学学士学位。第二年,她又获得算学学士学位。在这里,她认识了皮埃尔·居里。
玛丽那经过第一次失败的恋情而深受打击、关闭七年之久的感情之门终于向这位虽不大著名,但是品格十分端正的物理学家敞开了,皮埃尔·居里先生谈吐文雅,还带有几分诗人的气质。他们于1895年7月结婚,那时玛丽已经28岁,而居里先生已经36岁了。他们没有举办任何仪式,连蜜月也是骑着自行车在乡间漫游中度过的。蜜月虽然简单但是欢快与温馨,之后,他们开始在巴黎的一套公寓房子里建立起家来。他们干脆不作有客人来访的打算,因此屋里就是两把椅子。如果一个不了解情况的陌生人好容易登上了四楼,作一次正式的访问,发现夫妇俩正在工作,那他只好朝四下里看看,找个座位,而结果不用主人开口,他就会发现没有他坐的地方。居里夫妇根本不作有时间招待来客的打算,她要和她的丈夫并肩开始他们共同的事业。一切伟大的行动和一切伟大的思想,都拥有一个微不足道的开始,当时的居里夫人甚至连一间最普通的实验室都没有,经过皮埃尔多次苦苦地请求,理化学校校长才允许居里夫人使用一间潮湿的小屋做理化实验。这间实验室条件极差,夏天,因为顶棚是玻璃的,里面被太阳晒得像一个烤箱;冬天,又冷得人都快冻僵了,然而就在这样的条件下,她完全投入到铀盐的研究中去了。无论如何,玛丽实际上不得不做两个妇女的工作,一方面她作为一个妻子要操持家务,另一方面是作为一个科学家忘我勤奋地工作着,大部分的科学家都感到不胜负担。