Marie y Pierre Curie acaban de ser padres de su segunda hija y acuden a Estocolmo a recibir el premio Nobel que han ganado juntos por sus investigaciones sobre los fenómenos de radiación. Pero poco después, Pierre muere en un accidente en las calles de París y ella se queda sola. Tras dolorosos momentos de incertidumbre, Marie vuelve al trabajo, empeñada en conseguir aislar una partícula de radio puro. Claro que su voluntad chocará con el machismo de los académicos y profesores franceses, que no soportan ver a una mujer, tachada de extranjera y atea –como luego de impúdica y judía–, impartiendo clases y realizando experimentos de altísimo nivel.
La película narra casi dos décadas de una existencia apasionante definida por su amor a la ciencia, su incansable espíritu de lucha y una voluntad de hierro; y Marie Curie es en la pantalla Karolina Gruszka, la intérprete ideal para plasmar la energía y la determinación del personaje en su trabajo tanto como la entrega y la pasión para con sus amantes.