8年，居里夫妇获得少量的镭，但获得数量可观且未掺杂有钡的镭，仍然是遥不可及的任务。居里夫妇通过结晶的方法分离镭盐，这是一个极端费力的工作。1902年，他们从一吨沥青铀矿中分离得十分之一克氯化镭。1910年，居里夫人分离出纯镭金属单质。但她从未成功分离出半衰期仅为138天的钋。1898年和1902年，居里夫妇联合及单独发表32篇科学论文，其中一篇称，在镭辐射下，病变或肿瘤细胞比健康细胞死得更快。1900年，玛丽成为首位任教于巴黎高等师范学校的女性，她的丈夫也在巴黎大学获得教职。1902年，她的父亲逝世