Наприкінці 1910 р. на настійну вимогу багатьох учених кандидатура Марії Кюрі була висунута на виборах в одне з найбільш престижних наукових суспільств – Французьку академію наук. П’єр Кюрі був обраний у неї лише за рік до своєї смерті. За всю історію Французької академії наук жодна жінка не була її членом, тому висування кандидатури Марії Кюрі привело до жорстокої сутички між прихильниками і супротивниками цього кроку. Після декількох місяців образливої полеміки в січні 1911 р. кандидатура Кюрі була відкинута на виборах більшістю в один голос.

Через кілька місяців Шведська королівська академія наук присудила Марії Кюрі Нобелівську премію по хімії «за видатні заслуги в розвитку хімії: відкриття елементів радію і полонію, виділення радію і вивчення природи і з'єднань цього чудового елемента». Кюрі стала першим двічі лауреатом Нобелівської премії. Представляючи нового лауреата, Е.В. Дальгрен відзначив, що «дослідження радію привело в останні роки до народження нової області науки – радіології, що вже заволоділа власними інститутами і журналами».

Незадовго до початку першої світової війни Паризький університет і Пастеровський інститут заснували Радієвий інститут для досліджень радіоактивності. Марія Кюрі була призначена директором відділення фундаментальних досліджень і медичного застосування радіоактивності. Під час війни вона навчала військових медиків застосуванню радіологію, наприклад, виявлення за допомогою рентгенівських променів шрапнелі в тілі пораненого. У прифронтовій зоні Марія допомагала створювати радіологічні установки, постачати пункти першої допомоги переносними рентгенівськими апаратами. Накопичений досвід вона узагальнила в монографії «Радіологія і війна» ("La Radiologie et la guerre") у 1920 р.

Після війни Кюрі повернулася в Радієвий інститут. В останні роки свого життя вона керувала роботами студентів і активно сприяла застосуванню радіології в медицині. Вона написала біографію П’єра Кюрі, що була опублікована в 1923 р. Періодично Марія робила поїздки в Польщу, яка наприкінці війни здобула незалежність. Там вона консультувала польських дослідників. У 1921 р. разом з дочками Кюрі відвідала Сполучені Штати, щоб прийняти в дарунок 1 м радію для продовження досвідів. Під час свого другого візиту в США (1929) вона одержала пожертвування, на яке придбала ще грам радію для терапевтичного використання в одному з варшавських госпіталів.

Але внаслідок багаторічної роботи з радієм її здоров'я стало помітно погіршуватися. Марія і П’єр не знали, з чим мали справу. П’єр постійно носив із собою пробірку з розчином солей радію і хвалився, що радій у мільйон разів радіоактивніше урану. Марія небагато солей радію зберігала поруч з ліжком - їй подобалося, як він світиться в темряві. Їхні пальці були обпалені. П’єр мучився від страшних болів. Доктор поставив йому діагноз "неврастенія" і прописав стрихнін. Обоє страждали від фізичного і розумового виснаження, але навіть і подумати не могли, що це якимсь образом зв'язано з їхніми відкриттями. Лічильник Гейгера при зустрічі з листком із блокнота П’єра через 55 років після того, як він був пописаний, у жаху гуркотав.

Укладене у свинцеву труну тіло Марії Склодовської-Кюрі дотепер випромінює радіоактивність з інтенсивністю 360 беккерель/М3 при нормі близько 13 бк/М3...

Марія Кюрі померла 4 липня 1934 р. від лейкемії в невеликій лікарні містечка Санселлемоз у французьких Альпах.

Вона була директором великого Радієвого інституту, навколо ж утворилася школа, що одержала типові риси наукового напрямку мадам Кюрі. Область дослідження розширилася: поряд з хімією радіоелементів, з вивченням їхніх променів виросла область молекулярної фізики, адсорбції, ядерних спектрів і т.п. У центрі всього цього руху стояла мадам Кюрі. Вона направляла кожну з багатьох десятків робіт, що щорічно виходили з її інституту. Найближчим помічником її була дочка Ірен Кюрі.

У школі мадам Кюрі виросли такі талановиті експериментатори, як Хольвек, Розенблюм, Ірен Кюрі і її чоловік Жоліо. Для усіх їх характерні ті ж риси прекрасно розробленої кількісної методики, вищої прецизійності, систематичного виділення досліджуваного явища, хоча б по ледь помітних його ознаках.

Так була знайдена невелика домішка альфа-частинок з великим пробігом серед величезної переваги однорідних часток малої швидкості (роботи Ірен Кюрі), так були виявлені нейтрони (Ірен Кюрі і Жоліо), так ними ж було виявлене утворення позитрона й електрона при поглинанні світлового кванта (фотона) ~ матеріалізація енергії, як це явище назвала мадам Кюрі. Нарешті, ті ж Ірен Кюрі і Жоліо відкрили новий вид радіоактивності, викликаний бомбардуванням атомного ядра, — явище, що відкриває нову еру в навчанні про ядро. Усе це — найбільші відкриття нашого часу. Усі вони виросли на тій методиці, що створили мадам Кюрі і її школа.

Найбільшим достоїнством Марії Складовської-Кюрі як ученого була її непохитна завзятість у подоланні труднощів: поставивши перед собою проблему, вона не заспокоювалася доти, поки їй не вдавалося знайти рішення. Тиха, скромна жінка, який досаждала її слава, Марія зберігала непохитну вірність ідеалам, у які вона вірила, і людям, про яких вона піклувалася. Після смерті чоловіка вона залишалася ніжною і відданою матір'ю для двох своїх дочок. Вона любила природу, і, коли був