1903年，巨大荣誉向他们两人扑来。11月5日，英国皇家学会授予居里夫妇戴维奖章。这项奖励创设于1877年，每年由英国皇家学会颁发，授予在化学研究中取得重大发现的科学家，获奖者可在获得铜质奖章的同时得到200英镑的奖金。在这之前，他们在1903年还获得过伯特洛奖章、巴黎市荣誉奖章。而这年最大的荣誉是他们将获得该年度的诺贝尔奖。1903年11月14日，瑞典科学院院士、常务秘书欧利维理乌斯写了一封信给居里夫妇：
居里先生暨夫人：
……瑞典科学院在11月12日的会议中，决定以本年度诺贝尔物理学奖金的一半授予你们，表示尊重你们在贝克勒尔射线的研究上共同卓越的成就。这一决议，要在12月10日才正式公布，此前将严守秘密，奖金和金奖章也将在同时颁发……评审委员会还希望居里夫妇在授奖那一天，能到瑞典斯德哥尔摩来接受奖状、奖章和奖金，并在会上做“诺贝尔演讲”。
11月19日，皮埃回信说，他非常感谢瑞典科学院将诺贝尔奖授给他们夫妇两人，但因为工作太忙和居里夫人一直生病，无法在冬天出门到严寒的北欧去。他希望在1904年6月天气暖和了再去做“诺贝尔演讲”。
12月10日，一直秘而不宣的获奖消息正式宣布。这一消息立即在巴黎和全世界引起了轰动。到1903年，诺贝尔奖是第三次颁奖。1901年诺贝尔物理学奖得主是发现了X射线的德国物理学家伦琴；1902年是荷兰物理学家洛伦兹和德国物理学家塞曼，他们两位因为在“研究光和电磁现象之间的联系方面所做的开创性工作”而共享该年度诺贝尔奖。如果说头两年诺贝尔奖的颁发还处于摸索阶段，还有许多国家（如英国、美国等）对此奖并不十分重视，那么到1903年，在瑞典以外的各国报刊上，支持与赞美诺贝尔奖的文字逐渐增加。1901年保守的英国没有参加角逐，到1902年英国人才醒悟过来，开始为自己的国家取得候选人而展开竞争。正是在这种声望日隆的情况下，1903年诺贝尔奖获奖名单公布了，因此它引起的反响大大超过了前两年。在法国更是非同一般，法国从1901年开始就以最积极的角色参与角逐诺贝尔奖，1901年他们有两人获奖（文学奖、和平奖），1902年轮空，到1903年又有3位法国科学家获奖，这怎能不让法国人欣喜若狂呢？
而且这一次又非同寻常，获奖者竟是一位弱不禁风的金发年轻女性，这是第一位获奖的女性，而且在素来是男性工作领域的物理学中获奖！并且是夫妻双双获奖！这一切真是太吸引人了，太能挑起广大民众和记者的好奇心了。
新闻记者像轰炸机群似的向居里夫妇进行轮番采访，原来门可罗雀的实验棚屋，如今车水马龙、人声鼎沸、熙来攘往，成了闹市。这令最喜欢安静的居里夫妇叫苦不迭，他们根本抵挡不住这种毕生没经历过的采访、照相、好奇……感觉自己简直像动物园中的珍奇动物一样，无可奈何地任各种各样的人摆布。他们惊恐、愤怒，他们感觉受到了凌辱，感到窒息。无论他们走到哪儿，总有人在窥伺和跟踪，总有人试图接近他们以求“深挖”新鲜的新闻材料，以便在报上又轰动一番。记者们甚至在伊伦娜或她喜爱的猫身上大做文章。后来连法兰西共和国总统埃米尔·卢贝的好奇心也被煽动起来了，亲自到那神奇的棚屋去参观。美国人也来凑热闹，有人来信邀请他们到美国去，“给你们举行祝贺宴会”，“一切费用即刻寄去”，而且在信中笃实地叮嘱，“无论如何一定要来”。
皮埃和玛丽不胜其烦，玛丽可怜兮兮地写信给哥哥约瑟夫说：
我做梦也没想到获得诺贝尔奖会招来如此嘈杂不堪的结果。我们已不能再过像以前那种安静的研究生活了，皮埃和我都认为我们的生活完全被敬仰和光荣毁坏了。我们多想早日回到过去那种没人打扰的安静生活中去，对如今的我们来说，“沉思”才是最重要的。
1904年1月22日，皮埃写信给乔治·古依说：
请您原谅我，我早就想给您写信而不能写，因为我此刻过的是一种愚蠢的生活。您看见这种突然发作的“镭狂”了，这种狂热把声望的“好处”都给我们带来了。世界各地的新闻记者和摄影记者追随着我们，甚至于记录我的女儿和她的保姆的谈话，并且大肆描写我家里的那只黑色小猫。我们收到许多函件，还要没完没了地接见许多古怪的人和还没有出名的发明家。还有人向我们请求大笔款项。末了，收藏亲笔签名的人，赶时髦的人，上流社会的人，有时候还有科学界的人，都……来看我们。这些事使实验室一刻也不得安静，而且每晚还必须写许多无聊的信。过这样的生活，我觉得自己整个人都变蠢了……居里夫妇实在厌恶透了这种不断的“骚扰”，包括与上流社会的应酬。这其中有一件最著名的轶事是有一天晚上，“著名的居里夫妇”被邀请赴卢贝总统的晚宴。在大厅休息时，有一位夫人走近居里夫人，殷勤地问道：
“您愿意由我引您晋见希腊国王吗？”
居里夫人诚恳而温和地回答：
“我看不出来有这个必要……”
忽然她惊呆了，跟她说话的竟是总统夫人。她连忙不好意思地改口说：
“但是，如果是您要我做的事，我当然一定遵命……”
后来，他们实在受不了，就悄悄地躲到偏野小村子去。在乡间小店住宿时，他们只敢用化名登记。他们像一对农村夫妇，推着自行车在法国西北部布列塔尼半岛上的乡间小路上漫步，心情舒畅地呼吸着有干草香味的田野空气，欢悦地聆听树林中海风的低鸣。这真是令他们开心极了。
他们走累了，就随意在一块石头上坐下，玛丽会乘此机会脱下鞋，把里面的沙子倒出来。有一次，当她正在石头上磕倒鞋中的沙子时，她心里突然一惊：糟了，怎么会被一个记者盯上了梢呢？
这位记者大约是偶然邂逅，也惊了一下，但他立即认出这就是报纸上登过无数次的“著名的居里夫人”，他立即掏出记事本坐到她身边。皮埃无可奈何地轻轻叹了一口气。
记者想用这意外的好运气挖出一点不平常的消息，但居里夫人只说了一句话：
“请您转告大家，在科学上我们应该注意的是事，而不是人。”
后来在1923年应美国麦隆内·马丁夫人的邀请写的《居里夫人自传》中，居里夫人还提到这些可怕的骚扰。她写道：
以前我们在不能令人满意的条件下工作，因过分专注而使身体过分劳累，影响了健康。后来又因为宣传得不适度，受到众多人的骚扰，使我们更加劳累了。我素来珍爱的隔绝、平静的生活被彻底打乱，它所造成的影响和后果更加令人不堪设想。我们需要维持正常的生活和研究工作，这就必须完全排除外界的骚扰才行，但我们却得不到这种安静……那些骚扰我们的人，当然存心是善良的，只是他们不明白对于科学家来说什么更重要。
居里夫妇对名声、财富视若浮云。他们不仅把自己所掌握的全部有关镭的知识，无代价地告诉给所有求教于他们的人，还把自己付出如此艰辛的劳动代价取得的镭盐，无偿地送给了许多医院。1905年2月，他们把再次提炼的一点镭盐送给了维也纳医院，以感谢奥地利政府廉价供给他们的沥青铀矿渣。
1904年夏季来了，居里夫妇本应去瑞典做诺贝尔演讲，但皮埃因为风湿病发作，全身疼痛难忍，没能到瑞典去。
居里夫妇荣获诺贝尔奖以后，法国政府再不对居里夫妇表示关注，似乎真有些说不过去了。1904年10月，皮埃被索尔本大学校长任命为理学院新设物理学讲座正教授；11月，居里夫人也被任命为理学院物理实验室主任。
皮埃·居里直到获得诺贝尔奖近一年之后才有资格被任命为教授，这件事本身就具有极大的讽刺性。而且被任命后，他们两人仍然没有与之俱来的实验室，居里夫人曾辛酸地写道：
1904年……因获得了诺贝尔奖，我们的成绩得到了社会的公认，这时巴黎大学新开一个讲座，我的丈夫被任命为该讲座教授；同时又由他开创一个实验室，任命我为该室主任。实际上，当时并没有另建一个实验室，只不过是腾出了几间暂时没有用的空房间供我们使用而已。
法国当局如此对待为法兰西共和国争得巨大荣誉的科学家，的确让人寒心。
皮埃因为当上教授后仍无实验设备，心中十分郁闷，玛丽本可放弃赛福尔高等女师的教学工作，她却因为舍不得离开那群朝气蓬勃的女大学生们，没有辞去这项教学工作。但在1904年下半年，她向赛福尔学校请了假，因为她怀孕了。到了快分娩的时候，她的妊娠反应非常严重，心理状态也十分令人忧心：她几乎对任何事物都感到厌倦，不爱生活，不爱科学研究工作，连将要生下的小孩都感到厌恶。她不断地对皮埃说：
“我干什么又要送一个生命到这个艰难而乏味的世界上来？我们根本不应该让一个无辜的生灵，到这世上来无端地受这些折磨。”
12月6日，孩子生下来了，又是一个女孩。他们给她取名为艾芙。
这时，布罗妮娅来到了玛丽身边，她那温柔、镇静的言语和行动，很快驱散了玛丽心中的郁闷，再加之可爱的婴儿使她的母爱之心复苏，她很快摆脱了分娩前可怕的心理失常。她又觉得每一件事物都让她感到由衷的高兴了。
1905年3月23日，也就是分娩后4个半月，她写信给哥哥约瑟夫：
我们这里一切如故，孩子们都好……现在春天到了，我们已经开始享受花园的好处。今天天气好极了，因为整个冬天过于潮湿，很不舒服，现在的天气使我们很高兴。
我从2月1日起又到赛福尔高等女师去授课了。我下午在实验室，早晨在家里，一周只有两个上午不在家，到赛福尔去……我的工作很多，家务、小孩、上课、实验室，我简直不知道顾哪一件才好。
由这封信可以看出，居里夫人完全从怀孕期的噩梦中走出来了。皮埃在春暖花开之时，身体也好多了。拖了一年多的诺贝尔演讲不好再拖下去，他们决定6月份两人一同去斯德哥尔摩。
1905年6月6日，皮埃代表他和妻子，在瑞典科学院做了演讲。他的演讲题目是《放射性物质——镭》。
他首先表示歉意，“由于一些我们自己也无法控制的原因，我们未能于1903年12月10日在斯德哥尔摩同大家见面。”接着他说，“要讲放射性物质的特性，我当然不可能只讲我们两人自己的研究工作。”他提到了贝克勒尔和许多人。他说：
“1898年，在放射性研究工作开始之初，只有贝克勒尔和我们两人对这个问题感兴趣。从那以后，越来越多的研究工作就出来了，如果不提到这些物理学家们的工作，那就无法深入地讨论放射性研究。这些物理学家有卢瑟福、德比尔纳、埃尔斯特、盖特乐、盖斯勒、拉姆赛和索迪……”
在介绍了“我们称这些物质为‘放射性物质’”的一般性质后，皮埃特别着重指出：
“镭这种放射性物质是一种可以持续不断提供能量的能源，用它的放射性强度可以表示出它的能量的大小。在我与拉博尔德合作的研究中还发现，1克镭每小时连续释放的热量达100卡。卢瑟福和索迪、朗格和普里希特，还有埃格斯特朗，都曾测量过镭释放的热量。据所测量的结果来看，释放能量的强度经过数年后将都不会改变，因此，镭释放的总能量将十分惊人。”
对于这种能量的来源，曾引起居里夫妇和许多科学家的高度关注，并提出过几种假说以解释这些能量究竟是从哪儿来的。皮埃指出：
“在开始研究的时候，居里夫人和我曾认为，这种现象可以用两种不同的一般假说来解释。关于这些假说，居里夫人在1899年、1900年做过阐述。
“第一种假说：放射性物质从外界摄取能量，然后再释放所吸收的能量，因此这种释放是第二次辐射。空间不断被外来穿透性很强的射线所穿透，在穿透过程中被一定的物质所捕获。这种假说并不荒谬。根据卢瑟福、库克和麦克林南最近的工作来看，这一假说有助于解释很多物质的极微弱的辐射。
“第二种假说：放射性物质释放的能量来自物质本身，因此放射性物质处在变化之中，它们逐渐地缓慢衰变，尽管其中有些物质的状态从表面上看并不变化。镭在数年中释放的热量，如果与相同重量的物质在化学反应中释放的热量相比，那是非常巨大的。然而，释放出的这些热量只不过是极少量镭在衰变时放出的能量，这些镭少得甚至衰变数年后还察觉不出来。这无疑使我们得出以下结论：放射性物质衰变的原因，要比普通的化学变化深奥得多，因为放射性衰变时元素的转变，意味着原子的存在就会出现问题。”
这儿我们有必要插上几段话。在19、20世之交，由于X射线、放射性的发现，人们对“原子是永远不变化的基本粒子”这种观点有了怀疑，甚至有人对原子这一假说也产生了怀疑，一时间意见纷纭，争论不断。正当科学家们为放射性现象引起的问题争论不休时，居里夫人在1899和1900年的两篇论文中，提出了她的假说（即皮埃上述演讲中的“第二种假说”），居里夫人早就认识到放射性现象是一种原子现象，而且她认为放射性物质释放出的能量是“取自于自身，这说明物质的演变还没有完成，还在进行一种嬗变”。这个假说发表之初，还有一些其他假说（如皮埃提到的“第一种假说”）似乎也有同样的说服力，但到1905年，“第二种假说”已经占有绝对优势的地位。
1903年，卢瑟福有关“放射性是原子现象”的理论又进一步指出：
“所有放射性变化都可以看做是一种物质生成另一种物质的过程（同时放出射线）。若干变化都存在时，它们不是同时的，而是相继的。钍生出钍X，钍X生出钍射气，钍射气生出放射性沉积物。所有这些放射性物质都与一种变化相联系，这种变化产生下一种物质，而不是它自身……因此，不能认为放射性是已经发生了的变化的结果，而只能认为辐射体系统在转变成另一种物质时伴随着射线的放出。”
1904年5月19日，星期四。卢瑟福从加拿大麦克吉尔大学来到伦敦，这天他在英国皇家学会主办的、有最高荣誉的“贝克讲座”上做演讲，演讲的题目是《放射性》。一般认为，放射性衰变理论以贝克演讲为标志，基本上已经建立起来了。而且我们可以说，卢瑟福的理论是居里夫妇早期工作的进一步发展，而且他的理论可以用来解释居里夫妇发现的镭的热效应。