随着对镭的深入研究，居里夫妇在全世界也获得了越来越广泛的认可。事实上，镭的发现是居里夫妇完成的最重要的工作，也是他们对科学作出的最重大的贡献。居里夫妇在提炼镭的过程中，创造了化学界一种全新的分析方法———放射性方法加上分步结晶法，这种崭新的化学分析方法，对今后化学的学科发展起了十分重大的作用。
同时，镭的发现为放射性现象这一广义的内涵，提供了坚实的基础，放射性现象从此成为物理、化学中很重要的一个分支。镭是一种十分神奇的物质，把一点儿镭盐放在玻璃试管里，白天看上去只是像一粒普通的食盐，然而在黑暗中，它却能够放射出十分强烈的光芒，甚至可以让人在光下读书。它的辐射强度超过了所有的预测，比铀的辐射强两百万倍。更奇特的是，镭的放射性是持续不断的，根本不需要任何外界刺激。镭还含有极大的热能，而且可以自动放热，它在一个小时内放出的热量可以溶化与它同样重的冰。只要不受外界冷气的侵袭，它就会变热，比周围空气的温度高十摄氏度以上。镭所含的热能，是相同重量的煤的一百万倍。
镭还能把放射性传染给它周围的一切物质。居里夫人在文章中写道：“实验室里用的各种东西以及物理实验用的仪器，在镭的作用下都会具有放射性。”镭能够穿过黑纸，影响照相底版；能使空气导电，并使远处的验电器放电；能使装它的玻璃容器成为紫色或淡紫色的；能一点点地腐蚀包裹它的纸或棉花，使它们成为粉末；甚至能使实验室里的灰尘、空气、居里夫妇的工作笔记本和衣服，都具有放射性。在居里夫妇去世三四十年以后，他们的工作笔记本仍然具有这种放射性，还能够影响到测量仪器。实验证明，只有铅能够抵挡镭射线，因此，所有装有镭的玻璃试管，都必须放在铅盒里保存。当然，镭最惊人的一个奇异特性，就是它能造福人类，能治疗一种绝症———癌症。年，德国学者瓦尔科夫和吉塞罗报告说，这种新物质具有生理性效用。得知这一消息后，皮埃尔不顾危险，立刻用自己的手臂试验镭的这一作用。
他写了一篇报告，详细地叙述了他所观察到的情况：“有六厘米见方的皮肤发红了，样子像烫伤，不过皮肤并无痛楚。即使觉得痛，也很轻。过些时候，红色并不扩大，只是颜色转深。到二十天之后，结了痂，然后成了须用绷带包扎的伤口；到了第四十二天，边上表皮开始重生，渐渐长到中间去；等受到射线作用后第五十二天，伤痕只剩下一平方厘米，颜色发灰，这表明这里的腐肉较深。“我要说明，玛丽在移动一个封了口的小试管里的放射性很强的材料时，也受了同样的创伤，虽然那个小试管是存放在一个薄金属盒子里的。“除这些强烈的作用之外，我们在用放射性很强的产物做实验时，手上还受了各种不同的影响。最常出现的是脱皮，而且拿着装有放射性很强的材料的胶囊封口的试管的手指尖会变得僵硬，有时候还很痛。我们有一个人的手指尖发炎了，持续了十五天，不但出现脱皮，而且痛感过了两个月还没有完全消失。”
这种射线的惊人力量无疑给居里夫妇留下了深刻印象。他们开始着手研究镭在医学上的作用。皮埃尔与两个高级医生布沙尔和巴尔塔沙尔合作。不久他们就确定，利用镭破坏产生病变的细胞，可以治疗红斑狼疮和其他几种癌症。这种治疗方法被定名为“放射疗法”。许多法国医生利用这种方法对上述病症进行了几次治疗，均获得成效。镭在医学治疗上的作用被发现，表明镭不仅有实验上的意义，它也可以成为人类生活中的帮手，镭的提炼具有相当广阔的商业前景。由于从事发现新元素的工作，居里夫妇的其他事情都耽误了不少，尤其是居里夫人，她的博士论文已经准备了五年多，因为没有工夫整理材料，所以一再延缓博士学位答辩。现在居里夫人已经三十六岁，她的博士“晋级”之路已经过于漫长，是应该结束的时候了。
年6月25日，星期四，居里夫人正式出现在主考人面前，准备进行论文答辩。她的论文题目为《放射性物质的研究》，论文共一百页，全文除了导言、历史介绍以外，正文共有四节，全面介绍了放射性现象和新的放射性元素。评审委员席上坐着李普曼、布蒂、穆瓦桑三位教授。老居里大夫、皮埃尔和布罗妮雅坐在教室的最后面，布罗妮雅专程从波兰赶来，为的是亲眼目睹她的小妹妹获得最后一个学位。那天也确实有与众不同之处，历史上，索尔本大学还从来没有为一位女性举行过这种答辩，如果居里夫人通过答辩，她将是索尔本的第一位女博士。一些赛福尔女子高师的学生也来到现场，她们都是居里夫人的学生，今天特地来为她们的老师加油。
三位穿礼服的主考人坐在一张橡木长桌后面，就居里夫人的论文轮流向她提出一个又一个问题。居里夫人站得笔直，浅色的头发梳向后面，挽成一个髻子，完全露出苍白而沉静的脸和饱满的前额，脸上和额头上有几道极细的皱纹———这是为发现镭而付出的“代价”。她对三位评审委员的问题一一作了回答，有时还拿起粉笔在黑板上进行图解，用一些公式来解释她的工作结果。其实，就论文的内容而言，她比评审们知道得更多，因为放射性这个研究领域正是她和皮埃尔一起开创的。场内鸦雀无声，所有人都在等待最后的结果。终于，评审委员会主席李普曼教授站起来，庄严地宣布：“巴黎大学授予斯可罗多夫斯基·居里夫人理学博士学位，并附‘极优’的评语。”教室里顿时响起了热烈的掌声，居里夫人也激动地走上前去，与主考人紧紧地握手。此时，李普曼教授还加了一句很少使用的祝福：“夫人，我谨以评审委员会的名义向您表示最热烈的祝贺！”
在争取博士学位的期间，居里夫人没有放松研究工作。年至年间，居里夫妇有时合作，有时单独研究，有时又与其他同事合作，都取得了不俗的成果，先后共发表了三十二篇有关放射学的科学报告。这些报告的题目都很难懂，字里行间满是图解和公式，令外行望而生畏，但每一篇报告都代表一次胜利。放射性的研究缘起于法国，很快就引起了国外研究者的注意。自年起，许多科学界的知名人士写信到娄蒙路，请求提供资料。居里夫妇与威廉·克鲁克斯爵士（英国著名物理学家及化学家）、维也纳的承绪斯教授和玻尔兹曼教授（奥地利物理学家）、丹麦探险家巴尔森都有书信往来，他们慷慨地向这些同行提供说明和专门的介绍。好几个地方的研究者都从事寻找未知的放射性元素的工作，希望有新发现。先后被发现的有新钍、放射钍、放射锕、放射铅等新元素。
同时，居里夫妇在他们的棚屋里，依照他们发明的提纯方法炼制了八吨矿渣，从中提炼出了第一克镭。从此，镭的特性激发出人们在使用上的种种尝试，而在居里夫妇的帮助下，镭的批量生产也开始进行。年，法国实业家李斯洛想创办一个制镭工厂，以供给医生们治疗恶性肿瘤。在与这个工厂毗邻的地方，他给了居里夫妇一处地方，在那个狭小的棚屋里无法进行的工作，在这里就可以顺利完成了。居里夫人没有离开过她的第一克镭。后来她把这克镭赠与了她的实验室。在那间著名的棚屋被拆房工人用鹤嘴锄铲平，居里夫人也已经去世的时候，这一克镭仍然是一种伟大工作的辉煌象征，仍然是居里夫妇一生中英勇时期的辉煌象征。
