Когда ее воспитанники сдали выпускные экзамены, Мария вернулась в Варшаву. Там она в течение года учительствовала в доме фабриканта. В Музее промышленности и сельского хозяйства, которым руководил один из ее родственников, она занималась естественнонаучными экспериментами. Здесь она впервые вошла в лабораторию. С неизменным успехом повторяла она описанные в учебниках физические и химические опыты. Эти занятия углубили ее любовь к естествознанию и предрешили выбор профессии.

В последний год пребывания в Варшаве Мария Склодовская примкнула к тайной организации "Вольный университет", которая проводила вечерние занятия в различных местах города, стремясь приобщить трудящиеся слои населения к основам образования. Позднее, обобщая гуманистические идеи, которыми она была воодушевлена в то время, она писала: "Не усовершенствовав человеческую личность, нельзя построить лучший мир". Каждый должен чувствовать себя ответственным за все человечество.

В 24 года Мария Склодовская смогла наконец отправиться в Париж, чтобы начать изучение физики на естественнонаучном факультете Сорбонны, одного из знаменитейших университетов того времени. Впоследствии она хотела вернуться в Польшу и преподавать в средней школе.

Вначале она жила у своей сестры, которая закончила изучение медицины и вышла замуж за польского врача, практиковавшего в Париже. Однако через несколько месяцев она переселилась в университетский квартал, чтобы работать без помех и быть ближе к лабораториям.

Поскольку Мария не получала материальной поддержки и должна была с величайшей экономностью расходовать свои малые денежные средства, она жила в нищенских условиях. В чердачной каморке, где она жила, зимой было так холодно, что вода замерзала в умывальнике. Нужны были крепкое здоровье и железная воля, чтобы выносить такую жизнь годами.

Оглядываясь назад, она писала: "Эта во многом тяжелая жизнь была полна для меня своего очарования. Она давала мне драгоценное чувство свободы и независимости. В Париже я никого не знала и чувствовала себя затерянной в большом городе. То, что я была предоставлена самой себе и жила без какой-либо помощи, меня не угнетало. Если даже иногда я и ощущала одиночество, то обычно я все же была спокойна и исполнена внутреннего удовлетворения. Я концентрировала всю мою волю на учебе".

Как заметила ее дочь Ева, мать не позволяла себе тогда никаких удовольствий. Она ничему не давала отвлечь себя от научной работы. Под впечатлением прошлых тяжелых переживаний она вычеркнула "из программы своей жизни" любовь и замужество. Ее сердце принадлежало только науке. Она знала лишь одну цель: возможно скорее и успешнее закончить учебу.

И она достигла этой цели. На экзаменах по физике она была первой, в следующем году по математике - второй. Блестящие успехи Марии Склодовской позволили друзьям на родине выхлопотать для нее польскую зарубежную стипендию. Она давала Марии возможность остаться еще на год в Париже, чтобы продолжить экспериментальную работу и подготовить докторскую диссертацию. Несколько лучшая комната, которую она теперь сняла, по сравнению с ее пустой каморкой под крышей, казалась ей настоящим дворцом.

Как молодой дипломированный физик, она получила от одного из научных обществ заказ определить магнитные свойства различных металлов. Так как для проведения этих исследований требовалось помещение больше того, которое могло быть предоставлено ей в перегруженных лабораториях университета, она должна была сама позаботиться о нем.

В поисках лаборатории она в начале 1894 года познакомилась с физиком Пьером Кюри, который преподавал в Парижской городской профессиональной школе физику и химию.

Пьер Кюри, сын атеистически и антиклерикально настроенного парижского врача, был на шесть лет старше Марии Склодовской. Он придерживался позиции левых буржуазных демократов и открыто сочувствовал идее социализма. Его исследования электрических свойств кристаллов, которые привели к открытию пьезоэлектричества, установление взаимозависимости магнетизма и температуры, а также создание прецизионных весов, названных весами Кюри, принесли ему признание специалистов как крупному физику-экспериментатору. Среди его физико-теоретических открытий особое значение для будущего имел принцип симметрии, который он подробно исследовал применительно к электрическим и магнитным полям.

Несмотря на свои большие научные заслуги, Пьер Кюри работал на плохо оплачиваемом месте, которое не отвечало его возможностям. Скромный и лишенный малейшего честолюбия ученый, относившийся к числу талантливейших физиков своего времени, он был в середине 90-х годов почти неизвестен в своем отечестве, тогда как в других странах его работы в области экспериментальной физики получили высокую оценку.

Вскоре после встречи этих двух людей, безраздельно преданных физической науке, между ними завязалась тесная дружба.

"Пьер Кюри навещал меня, относясь с простотой и искренней симпатией к моей трудовой жизни, - пишет Мария Кюри.
– Вскоре он стал говорить мне о своей мечте посвятить всю жизнь научному исследованию и попросил меня разделить с ним эту жизнь. Мне было нелегко решиться на это, так как это означало разлуку с родиной, семьей и отказ от проектов общественной деятельности, которые были мне дороги". Ей казалось почти национальным предательством оставить угнетенную родину и стать гражданкой другого государства.