约里奥·居里夫妇的研究方向，很长一段时间就是利用放射性研究原子的结构。1931年，他们两人开始用射线轰击波，通过“击破”原子的手段，来达到研究原子是如何构造的这一难题。他们两人在1931年底做出了了不起的发现，可惜由于对实验结果的解释出现偏差，失去了一次伟大发现的大好机会。1932年，英国人查德威克根据他们两人的实验发现，利用正确的思考方法发现了中子，查德威克也因此获得了1935年的诺贝尔物理学奖。不过约里奥夫妇并没有辜负居里夫人的期望，他们因为发现人工放射性元素，也和查德威克同一年获得诺贝尔奖，他们得的是化学奖。
居里夫人任何时候都从不放弃科学研究的这种精神，激励着研究所的每一个成员，成为她领导下的实验室的精神财富。这个所的一位女研究人员，曾经非常感人地描述居里夫人最后一年的工作情景：
“要想分离某种放射性元素，光靠白天的工作时间是不够的。居里夫人常常连晚饭都顾不上吃，留在实验室里继续工作下去。有一次，我们分离一种元素需要很长的时间，因此我们需要通宵达旦地工作……“已经是早晨2点钟了，但一道分离液体的程序还有待完成。居里夫人守在机器旁，她的整个灵魂已经融入到工作中去了，她已经羽化成仙……”
这种“仙境”是一种什么样的境界呢？F．吉鲁德曾说过：
“玛丽最大的乐趣是全神贯注于实验，把误差缩小到零。这时的她犹如一名潜水员，深深地沉入到寂静的世界，周围任何声音都消失了，甚至连自己的声音也不存在，她专注地计算着，感到陶醉，感到其乐无穷。”
任何力量，除了死亡，都无法将她与实验室分开。严重的白内障几乎使她绝望，她一想到因为失明而不能再进入伴随她30多年的实验室时，就会感到恐惧，就会不寒而栗。1923年7月，她听从医生的劝告，接受眼科手术；后来又于1924年、1930年先后接受三次手术，这样总算使她避免了完全失明的悲剧。但即使如此，她的眼力衰减仍然日趋严重，后来她常常因视力模糊而跌跤或打破东西。在很多情形下，伊伦娜尽可能无言地帮助她，使她仍能像视力好的人那样动作自如。可怜而好强的居里夫人，她是在向自己的命运做最终的挑战，她绝不甘愿承认自己成了一个不能再做实验的瞎子。
伊伦娜私下为妈妈这种“英勇而又残酷”的挑战感到伤心、难过，于是建议让助手们帮她使用显微镜和做一些测量，但妈妈对女儿的关心并不领情，她冷冷地回答说：
“不要让任何人知道我的眼睛坏了。”
她为了能继续完成实验，还自己创造了一种“盲人技术”，例如在仪器标度盘上做明显的彩色标记，用很大的字写教案以备讲课时用……有时她还利用盘问对方的巧妙办法代替她必需的观察……开始也许有点效果，但到后来实验室的人都知道居里夫人的视力已经可怕地减退，但谁也不愿意让这位老人伤心而故意戳破她的“诡计”。于是这种令人伤心的游戏，就这样继续巧妙地玩下去。这是一出悲壮而又残酷的游戏，它绝对不比一位在战场上受到致命伤害却仍继续指挥大军战斗而不愿倒下的元帅逊色，只不过居里夫人导演的戏，在悄悄地、不露声色地进行。
每一届索尔维会议她都参加，最后一次是1933年10月举行的第7届索尔维会议。使她感到非常高兴的是，她的女儿和女婿也都被邀请参加了这次会议。下一代已经奠定了他们在科学界的地位，这自然使她无比欣慰。
特别值得提出的是，居里夫人到了老年，仍然不忘波兰。1931年她64岁时，还亲自到华沙主持镭学研究院的开幕典礼。
坚强的居里夫人由于长期忘我的工作，以及受到镭射线的辐射，身体越来越糟糕。在她早年研究放射性元素时，她和皮埃开始并不知道辐射对人体的危害性，因此经年屡日受到辐射的伤害。后来虽然也逐渐认识到这种辐射的危害性，但居里夫人对保护自己的措施却总是漫不经心。她严格要求学生们一定要用铅服保护自己，但她本人却总是违反规定操作。
F·吉鲁说的也许很有道理：
“直到她生命结束时，玛丽一直对镭持这种态度：正如一位母亲，当别人告诉她，她光荣的宝贝儿子杀了人，尽管铁证如山，她却一概不信。”
但这个“儿子”却真正地伤害了它的“母亲”。居里夫人几次从险恶的疾患中逃脱出来，这与她坚强的意志有很大关系，但意志不可能法力无边、战无不胜。1933年底，居里夫人再次病倒，这时她已经是66岁的老人了。
由X光检查的结果得知，她患有严重的胆囊结石，她的父亲就是因为这个病开刀去世的。她害怕走她父亲的老路，因此决定不开刀，想靠调养来减轻病状。
以前她就经常低烧，但从没有注意过检查其中的原因，只要稍好一点她就宽心地到实验室去工作，把疾病抛到九霄云外。但这一次她经常高烧，直烧得她头晕、恶心、颤抖、无法站立……她还想用以前对付疾病的方法，把它们不当回事。但艾芙却看出妈妈的病情有变，与往日的病大不相同，不能再像以前那样拖下去了。在她的坚持下，居里夫人终于同意找医生来进行检查。医生见到毫无血色的居里夫人，立即坚决地说：
“你应该立即躺下休息！”
居里夫人听惯了这样的话，所以仍然不放在心上，照常每天往实验室跑。
1934年5月的一个下午约3点半钟，居里夫人感到自己实在不行了，她预感到自己可能会有一段时间来不了实验室，因此恋恋不舍地抚摸着桌上的仪器。最后，她用非常微弱的声音对旁边的助手们说：
“我要回家……我在发烧……”
她走出实验室，在外面花园转了一下，还嘱咐花工一些小事，然后上汽车回家了。上汽车后，她还恋恋不舍地、深情地看了实验室一眼。这是她最后一次也是永远地离开了她的实验室，她那一瞥也是向实验室永远告别的一瞥。
这次，她一反常态，非常驯服，毫不反对地就进了医院，想必是从身体内部传来的信息，使她知道这一次的病来势不善。
她的体温总是在40℃左右，医生们一时也弄不清她为什么高烧不退。直到最后从日内瓦请来一位医生才下了结论：是爆发性恶性贫血。血液里的红白血球数目减少得非常快，这是一种无法控制和治疗的绝症。但居里夫人却因此而放了心：不必为胆囊结石开刀了。她自己也知道她只能听天由命，因而根本不再为病情去操闲心。
7月3日早晨，居里夫人最后一次用颤抖的手拿起温度表——体温突然下降！她微微笑了一下，艾芙连忙安慰妈妈说：
“这是病开始好的征兆，你一定快复元了……”
艾芙坐在妈妈床边，心中祈祷上帝保佑妈妈平安度过这一关。过了一会儿，居里夫人看了一眼茶杯，想用茶匙搅动一下，忽然她像梦幻般地低声说：
“用镭，还是用钍制作……”
接着是一些吐音不清的低语。艾芙惊恐地请来医生，医生想做抢救，居里夫人突然用微弱、但还清晰的声音说了她一生的最后一句话：
“不用了……让我安静点吧……”
她一生喜欢安静，讨厌闹哄哄地做一些实质上无用的事。
1934年7月4日凌晨，居里夫人的心脏终于停止了跳动。一位伟大的学者终于走完了她一生的坎坷之路。
医生在死亡报告上写道：
居里夫人于1934年7月4日在桑塞罗谋去世。她的病症是一种发展很快的再生障碍性恶性贫血，骨髓已不起反应，很可能是由于长期受到辐射而引起病变。
全世界各国都以沉痛的心情报道了居里夫人去世的消息。世界各国的大学、科研机构、科学家的唁电不断向巴黎涌来。
7月6日下午，在亲人好友陪伴下，居里夫人被葬到了皮埃的墓地里。布罗妮娅和约瑟夫从波兰带来一把祖国的土，轻轻地撒在她的棺木上。
墓碑上写着：
玛丽·居里—斯可罗多夫斯卡，1867—1934年。
（全书完）