Aproape de anii 1920, Curie și mulți dintre colegii săi au început să sufere de simptome de cancer. Curie a început să își piardă vederea. Operațiile de cataractă pentru a încerca să îi recapete vederea nu au ajutat. Curie știa că elementul (radiul) pe care îl descoperise ar fi putut cauza simptomele, dar nu a vrut să recunoască acest lucru în fața ei însăși sau a altora. La începutul anilor 1930, starea de sănătate a lui Curie a început să se înrăutățească rapid. Medicii au diagnosticat-o cu anemie pernicioasă. Anemia pernicioasă este o anemie a sângelui care apare atunci când cineva este expus excesiv la radiații. Medicii nu au spus publicului și nici lui Curie însăși ce se întâmpla. Pe 4 iulie 1934, la 66 de ani, a murit într-un sanatoriu din Alpii francezi. A fost apoi înmormântată alături de soțul ei în Sceaux, Franța. Marie Curie a fost un fizician și chimist cunoscut mai ales pentru lucrările sale privind radioactivitatea; cu toate acestea, ea a descoperit și elementele poloniu și radiu. A primit două Premii Nobel - unul pentru fizică, pe care l-a câștigat împreună cu soțul ei și cu Henri Becquerel, și altul pentru chimie - și a fost prima persoană care a câștigat două Premii Nobel. Ea este încă una dintre cele patru persoane (alături de Linus Pauling, John Bardeen și Frederick Sanger) care au reușit această performanță. Curie este responsabilă pentru stabilirea teoriei radioactivității, dar, din nefericire, a descoperit, fără să vrea, și efectul fatal pe care radioactivitatea îl poate avea asupra sănătății; ea a murit la 4 iulie 1934, din cauza anemiei aplastice cauzate de expunerea la radiații.