Het verhaal speelt zich af rond 1900. Mania Sklodowska is een jonge Poolse vrouw die als eerste meisje wetenschappen studeert in Parijs, omdat ze in haar eigen land niet mag studeren op de universiteit. Om beter aanvaard te worden door de Parijzenaars, laat ze zich Marie noemen. Omwille van haar uitzonderlijke studieresultaten kan ze in dienst treden bij professor Pierre Curie op het Gemeentelijk Instituut voor Chemie, geleid door directeur Paul Schutzenberger (“papa” Schutz). Pierre en Mania worden verliefd en trouwen. Pierre heeft gelezen dat professor Henri Becquerel een nieuw soort straling heeft waargenomen, afkomstig uit Uraniumerts. Hij stelt voor aan Mania dat ze voor haar doctoraat de aard van deze stralen onderzoekt. Ze ontdekken dat in het erts uiterst kleine hoeveelheden van twee andere stoffen zitten die de grootste verantwoordelijken zijn voor de straling. De éne noemt ze Polonium, naar haar vaderland, de andere noemt ze Radium. In een 
vervallen en nauwelijks verwarmd gebouwtje start Mania een titanenwerk waarbij ze tonnen erts verwerkt om uiteindelijk een kleine hoeveelheid Radium af te zonderen. De stof blijkt zomaar uit zichzelf energie af te geven, en de intense straling heeft allerhande ongekende effecten. Zo blijkt de straling tumoren te vernietigen, de eerste succesvolle stap ooit in de behandeling van kanker. Mania geeft de straling de naam “radioactiviteit”: een fenomeen dat een nieuw tijdperk inluidt voor de wetenschap.

Ze wordt wereldberoemd, geeft haar eigen radium weg aan andere onderzoekers in heel de wereld, en ontvangt in 1903 samen met Becquerel en Curie de Nobelprijs in de fysica voor de ontdekking van de radioactiviteit. Marie en Pierre zijn té uitgeput van het lange werk om zelf naar Stockholm te gaan. Sindsdien staat Mania in de geschiedenis bekend als Madame Curie. In 1911 behaalt ze nóg eens een Nobelprijs, nu in de chemie, voor de ontdekking van de elementen Radium en Polonium.

De ontdekking van de radioactiviteit is één van de belangrijkste wetenschappelijke ontdekkingen van de 20ste eeuw, en is de eerste aanwijzing geweest dat de atoomkern samengesteld is uit nog kleinere onderdelen, dat atomen kunnen veranderen, en dat bij die veranderingen gigantische hoeveelheden energie kunnen vrijkomen.