Als Maria Sklodowska reist die 24-jährige Polin im Jahr 1891 von Warschau nach Paris. Ihre unbändige Neugier treibt sie als Wissenschaftlerin an, wobei sie häufig ungeduldig mit denjenigen ist, die mit ihren schnellen Denkprozessen nicht mithalten können.
In Paris begegnet Marie Pierre Curie, der ihr viele Türen öffnen könnte, doch Maria, die sich hier Marie nennt, beherrscht weder das Flirten noch den Smalltalk. Doch auch im Streit erkennen die zwei, dass sie sich zueinander hingezogen fühlen - und so arbeiten sie nicht nur zusammen, sondern gehen schließlich auch den Bund der Ehe ein.
Unaufhaltsam treiben Marie und Pierre ihre Forschung voran und entfesseln dabei Kräfte, die sich ihrer Kontrolle entziehen. Die Welt richtet ihre Aufmerksamkeit auf das Paar, doch Marie will gehört werden - nicht nur im Schatten ihres Mannes, sondern als Gleichberechtigte.