《居里夫人》讲述了19世纪末波兰女学生玛丽·斯克沃多夫斯卡在巴黎索邦大学求学的故事。作为物理系罕见的女性学生，她面对诸多质疑，却凭借卓越才能进入皮埃尔·居里的实验室工作。两位科学家在共同研究中相知相爱，婚后携手从沥青铀矿中提取出新元素镭。影片展现了他们艰苦卓绝的研究过程，以及这一发现如何颠覆了当时科学界对物质结构的认知。随着丈夫皮埃尔意外离世，居里夫人独自面对科研与生活的双重挑战，在男性主导的学术圈中坚持真理，最终成为首位获得诺贝尔奖的女性科学家。故事同时刻画了她与朗之万教授的绯闻风波，以及这段经历对其科学生涯造成的冲击。