955年，伊雷娜与弗雷德里克写了一篇联合论文后，于年底前往。在库尔舍维勒，她与丈夫弗雷德里克、女儿埃赖内以及儿子皮埃尔等人一起度过了一段时间。不久后伊雷娜又因身体不适，回到自己在安东尼的家中，随后住进了镭研究所附近的一家医院中。在这里，伊雷娜被诊断为急性白血病。住院后，伊雷娜逐渐衰弱。与此同时，弗雷德里克的身体状况也发生了恶化。他即便能来医院探望伊雷娜，也不能停留很长的时间。伊雷娜在医院里对老朋友说：“我不怕死。这生活让我痴迷！ ”。在1956年3月17日，伊雷娜因白血病而去世，享年58岁。她死后被