居里·夫人注意到法国物理学家贝可勒尔的研究工作。自从伦琴发现Ｘ射线之后，贝可勒尔在检查一种稀有矿物质“铀盐”时，又发现了一种“铀射线”，朋友们都叫它贝可勒尔射线。

贝可勒尔发现的射线，引起了居里夫人极大兴趣。射线放射出来的力量是从哪里来的？居里夫人看到当时欧洲所有的实验室还没有人对铀射线进行过深入研究，于是决心闯进这个领域。

经过皮埃尔多次请求，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。虽然室温只有６Ｃ°，但她完全投入到铀盐的研究中去了。

居里·夫人受过严格的高等化学教育，她在研究铀盐矿石时想到，没有什么理由可以证明铀是唯一能发射射线的化学元素。她根据门捷列夫的元素周期律排列的元素，逐一进行测定，结果很快发现另外一种钍元素的化合物，也能自动发出射线，与铀射线相似，强度也相像。居里·夫人认识到，这种现象绝不只是铀的特性，必须给它起一个新名称。居里·夫人提议叫它“放射性”，铀、钍等有这种特殊“放射”功能的物质，叫做“放射性元素”。

一天，居里·夫人想到，矿物是否有放射性？在皮埃尔的帮助下，她连续几天测定能够收集到的所有矿物。她发现一种沥青铀矿的放射性强度比预计的强度大得多。

经过仔细的研究，居里·夫人不得不承认，用这些沥青铀矿中铀和钍的含量，绝不能解释她观察到的放射性的强度。

这种反常的而且过强的放射性是从哪里来的？只能有一种解释：这些沥青矿物中含有一种少量的比铀和钍的放射性作用强得多的新元素。居里·夫人在以前所做的试验中，已经检查过当时所有已知的元素了。她断定，这是一种人类还不知道的新元素，她要找到它！

居里·夫人的发现吸引了皮埃尔的注意，居里夫妇一起向未知元素进军。在潮湿的工作室里，经过居里夫妇的合力攻关，１８９８年７月，他们宣布发现了这种新元素，它比纯铀放射性要强４００倍。为了纪念居里夫人的祖国──波兰，新元素被命名为钋。

１８９８年１２月，居里夫妇又根据实验事实宣布，他们又发现了第二种放射性元素，这种新元素的放射性比钋还强。他们把这种新元素命名为“镭”。可是，当时谁也不能确认他们的发现，因为按化学界的传统，一个科学家在宣布他发现新元素的时候，必须拿到实物，并精确地测定出它的原子量。而居里夫人的报告中却没有钋和镭的原子量，手头也没有镭的样品。

居里夫妇决定拿出实物来证明。当时，藏有钋和镭的沥青铀矿，是一种很昂贵的矿物，主要产在波希米亚的圣约阿希母斯塔尔矿。人们炼制这种矿物，从中提取制造彩色玻璃用的铀盐。对于生活十分清贫的居里夫妇来说，哪有钱来支付这件工作所必需的费用呢？他们的智慧补足了财力，他们预料，提出铀之后，矿物里所含的新放射性元素一定还存在，那么一定能从提炼铀盐后的矿物残渣中找到它们。经过无数次的周折，奥地利政府决定馈赠一吨废矿渣给居里夫妇，并答应若他们将来还需要大量的矿渣，可以在最优惠的条件下供应。

他们从１８９８年一直工作到１９０２年，经过几万次的提炼，终于得到０．１克的镭盐，测定出了它的原子量是２２５。

镭宣告诞生了！

居里夫妇证实了镭元素的存在，使全世界都开始关注放射性现象。镭的发现在科学界爆发了一次真正的革命。

居里·夫人以《放射性物质的研究》为题，完成了她的博士论文。１９０３年，居里·夫人获得巴黎大学的物理学博士学位。同年，居里夫妇和贝可勒尔共同荣获诺贝尔物理学奖。

继镭的发现之后，另一些新的放射性元素，如，锕也被发现。探讨放射性现象的规律以及放射性的本质成为科学界的首要研究课题。