뛰어난 연구 실적에도 불구하고 거침없는 성격 때문에 연구실에서 쫓겨난 과학자 마리. 평소 그녀의 연구를 눈여겨본 피에르는 공동 연구를 제안하고, 두 사람은 자연스럽게 사랑을 느끼게 된다. 연구를 거듭하던 마리는 새로운 원소 라듐을 발견하는 데 성공하며 피에르와 함께 노벨상을 수상한다. 그 후 이 발견으로 암을 치료할 수 있다는 기대에 한껏 부푼다. 하지만 기쁨도 잠시, 피에르가 갑작스러운 죽음을 맞고 마리는 깊은 절망에 빠진다. 그리고 곧 마리는 이 위대한 발견 이면의 예상치 못한 힘을 알게 된다. 우리가 미처 몰랐던 마리 퀴리의 진짜 이야기가 시작된다.