Marie Curie, Aralık 1911'de Nobel ödülünü almak için Stokholm'e gitti. Buradaki konuşmasında, Pierre Curie'nin yardımlarını küçümsemediğini de belirterek, radyoaktivitenin atomun bir özelliği olduğu hipotezinin kendi çalışması olduğunu duyurdu. Fransa'ya geri dönen Marie Curie, çalkantılı geçen yılın etkisi ile depresyona girdi.
1914 yılında Paris Üniversitesi'nde Radyum Enstitüsü kuruldu ve Marie Curie ilk müdür olarak atandı. Hayatı boyunca radyumun tıptaki önemine dikkat çekti. I. Dünya Savaşı sırasında kızı Irene ile birlikte, genç kadınlara x ışını teknolojisini öğretti. Ayrıca fizik tedavi uzmanlarına savaş ortamında radyoloji ekipmanını nasıl kullanacaklarını gösterdiler. Bu esnada yüksek dozda radyokaktif ışına maruz kaldılar.
1920'li yıllarda bilime katkısını sürdürdü. Varşova'daki Radyum Enstitüsü'nün kurulmasında önemli rol oynadı. Başkan Herber Hoover'ın kendisine verdiği 50.000 dolar ödülle Varşova'da yeni kurulan laboratuvara radyum aldı.