Polonyalı bilim insanı Marie Sklodowska (Rosamund Pike), daha gençken 1893’de kendisi gibi bilim insanı olan Pierre Curie (Sam Riley) ile tanışır. Evlenerek iki kız çocuğu sahibi olan çift, 1903’te radyumu keşfederek birlikte Nobel ödülü kazanır ve bilimin seyrini sonsuza dek değiştirirler. Kocasının ölümünün ardından araştırmalarına devam eden Marie, bir diğer ünlü bilim insanı Paul Langevin (Aneurin Barnard) ile ilişkisi olduğu için skandallara davetiye çıkarır. Ancak Marie’nin bilime olan bağlılığı ve dünyayı değiştiren keşiflerle birlikte gelen sorumluluk her şeyi gölgede bırakacaktır.