Marie Sklodowska est polonaise. Dans son pays, les jeunes femmes ne sont pas admises à l'université. Avec sa soeur, elle poursuit ses études à Paris. Elle rencontre Pierre Curie, un jeune professeur.

Les Curie sont au faîte de la gloire. Ils ont reçu le prix Nobel pour leurs travaux sur le radium. C'est alors que Pierre meurt, victime d'un accident. Désespérée, Marie Curie reprend les cours universitaires assurés par son époux à la Sorbonne. C'est la première fois qu'une femme est chargée de cours dans cette vénérable institution.

Après des mois d'exil en Angleterre, Marie Curie et ses deux filles rentrent à Paris. Le scandale de sa liaison avec Paul Langevin s'est estompé et les esprits se sont apaisés. Mais la Première Guerre mondiale éclate. Marie, infatigable, organise un réseau de voitures équipées d'instruments radiologiques et sauve des milliers de vie de soldats. Après la guerre, sans crédits ni matériel, elle se retrouve dans un dénuement total.