居里堕入爱河，在1926年结婚后不久，这对夫妇同时将他们的姓氏更改为约里奥-居里。在玛丽的坚持要求下，约里奥在从事放射性元素电化学分析期间获得了理学士学位和理学博士学位。在担任巴黎理学院讲师期间，他与妻子合作研究原子结构，主攻原子射线。他们曾两次与诺贝尔奖失之交臂：不过，因为稳定的人工放射性的发现，他们获得了1935年诺贝尔化学奖。他也是历史上最年轻的诺贝尔化学奖得主（35岁）。1937年，他开始担任法兰西学院教授，并参与链式反应和核反应条件的研究，成功通过利用铀和重水实现可控核裂变的核反应产生能