坚强的居里夫人由于长期忘我地工作，以及受到镭射线的辐射，身体越来越糟糕。在她早年研究放射性元素时，她和皮埃尔开始并不知道辐射对人体的危害性，因此经年累月地受到辐射的伤害。
后来虽然也逐渐认识到这种辐射的危害性，但居里夫人对保护自己的措施却总是漫不经心。她严格要求学生们一定要用铅服保护自己，但她本人却总是违反规定操作。
直到她生命结束时，一直对镭持这种态度：正如一位母亲，当别人告诉她，她光荣的宝贝儿子杀了人，尽管铁证如山，她却一概不信。但这个“儿子”却真正地伤害了它的“母亲”。
1933年年底，居里夫人再次病倒，这时她已经是66岁的老人了。由X光检查的结果得知，她患有严重的胆囊结石，她的父亲就是因为这个病开刀去世的。她害怕走她父亲的老路，因此决定不开刀，想靠调养来减轻病状。
以前她就经常低烧，但从没有注意过检查其中的原因，只要稍好一点她就宽心地到实验室去工作，把疾病抛到九霄云外。但这一次她经常高烧，直烧得她头晕、恶心、颤抖、无法站立，她还想用以前对付疾病的方法，把它们不当回事。
居里夫人觉得疲倦，却试图想证实一下自己的身体没有什么不好，就到凡尔赛去溜冰，并且和伊伦娜一起滑雪，她很高兴自己还保持着轻捷灵活的肢体。到了复活节，她趁布罗妮娅到法国来的机会，安排和艾芙姐姐坐汽车到南方去旅行。
这次的游历很不幸，居里夫人原想作一次周游，让布罗妮娅看看各处的美丽风景。但是走过几段路，走到居里夫人家的别墅的时候，她就着凉了，觉得自己疲乏至极。
居里夫人和布罗妮娅到达别墅的时候，那所房子是冰冷的，虽然赶忙烧火炉，仍不能使它很快就暖和起来，居里夫人冷得发抖，忽然感到失望，倒在布罗妮娅的怀里像有病的孩子一样抽泣。布罗妮娅照料她、抚慰她，到了第二天，居里夫人抑制住这种精神上的沮丧，从此就不曾发生过这种情形了。
几个阳光普照的天气安慰了居里夫人，并且使她感到很舒服，她觉得身体好了一点，一个医生说她患有流行性感冒并且工作过度，但她没有注意到自己一直有低烧。
艾芙却看出了妈妈的病情有变化，她认为此次病情与往日的病情大不相同，不能再像以前那样拖下去了。在她的坚持下，居里夫人终于同意找医生来进行检查。医生见到毫无血色的居里夫人，立即坚决地说：“你应该立即躺下休息！”
居里夫人听惯了这样的话，所以仍然不放在心上，照常每天往实验室跑。
居里夫人时病时愈，在她觉得比较强健的时候，就到实验室去，在觉得眩晕软弱的时候，就留在家里写书，每个星期用几个小时计划她的新住房和别墅。
1934年5月的一个下午，居里夫人感到自己实在不行了，她预感到自己可能会有一段时间来不了实验室，因此恋恋不舍地抚摸着桌上的仪器。最后，她用非常微弱的声音对旁边的助手们说：“我要回家，我在发烧。”
她走出实验室，在外面花园转了一下，还嘱咐花工一些小事，然后上汽车回家了。上汽车后，她还恋恋不舍地、深情地看了实验室一眼。这一次是她永远地离开了她的实验室，她那一瞥也是向实验室永远告别的一瞥。
从此她就再也没有起床，她一反常态，非常驯服，毫不反对地就进了医院，想必是从身体内部传来的信息，使她知道这一次的病来势不善。她的病没有确诊，有时说是流行性感冒，有时又说是气管炎，两次X光照相，五六次分析，仍使被请到这个学者床边来的专家们困惑莫解。
从检查上来看，居里夫人似乎没有一个器官有病，而且看不出有任何的明显的病症，只有X光相片上有她旧有的病症和一点发炎的阴影，他们给她使用拔罐疗法来治疗。治疗既不见好，也不见坏，居里夫人周围的人开始低声地谈论到“疗养院”了。
小女儿艾芙抚摸着居里夫人消瘦的肩膀说：“妈妈，您太累了，暂时去疗养院休息一下好吗？”
居里夫人同意了。她以为是城市中的喧闹和灰尘才使得她不能治愈，希望比较清新的空气能够治好她。计划拟定了，艾芙陪着母亲去，并且居里夫人的哥哥姐姐们也会从波兰来陪她一起做伴，到了秋天，居里夫人就会好了。
居里夫人的病情突然间加重了，在去疗养院的路上就已经支持不住了，倒在女儿艾芙的怀里。到了疗养院以后，医生把居里夫人安排在疗养院中最美丽的一间屋子里之后，又用X光照了一些相片，并检查了几次。
没有对居里夫人实行痛苦的治疗法，没有进行拖延时日的输血，这些都毫无用处，而且会给她不好的印象。没有匆忙地把亲戚们叫到居里夫人的床边来，她看见他们的聚集，心里会突然感触到那可怕的结果已经确定。
她的体温总是在40度左右，医生们一时也弄不清她为什么高烧不退。直到最后从日内瓦请来一位医生才下了结论：是爆发性恶性贫血。
于是开始了人们称之为“缓慢的死法”的那种折磨人的、残酷的战斗，在这种情况之下，不肯灭亡的身体以一种疯狂的决心抗拒着死神。
艾芙在她的母亲身边还需要作另外一种战斗，因为在居里夫人还很清醒的头脑里，并没有想到过自己要死，这种奇迹必须设法保持住，使居里夫人不受这种不能以安命思想慰解的巨大痛苦。主要是，一方面必须设法减轻她身体上的苦楚，另一方面还要安定她的身体和精神。
血液里的红白血球数目减少得非常快，这是一种无法控制和治疗的绝症。但居里夫人却因此而放了心，不必为胆囊结石开刀了。她自己也知道她只能听天由命，因而根本不再为病情去操闲心。
7月3日早晨，居里夫人最后一次用颤抖的手拿起温度表，体温突然下降！她微微笑了一下。
艾芙连忙安慰妈妈说：“这是病开始好的征兆……”艾芙坐在妈妈床边，心中祈祷上帝保佑妈妈平安度过这一关。
居里夫人望着敞开的窗户，怀着希望，对着太阳和巍然挺立不动的山群说：“治好我的不是药，而是清新的空气和地方，告诉……”
过了一会儿，居里夫人看了一眼茶杯，想用茶匙搅动一下，忽然她像梦幻般地低声说：“用镭，还是用钋制作……”接着是一些吐音不清的低语。
艾芙惊恐地请来医生，医生想进行抢救，居里夫人突然用微弱、但还清晰的声音说了她一生的最后一句话：“不用了……让我安静点吧。”
她一生喜欢安静，讨厌闹哄哄地做一些实质上无用的事。
1934年7月4日凌晨，居里夫人临终的时刻，显示了一个人的力量和可怕的抵抗，显示了藏在渐渐冷却的身体里面的强壮的心，它仍在跳动，不疲倦，不让步。
灿烂的晨光充满了这间屋子，照着床上消瘦的脸颊和无表情的灰色眼睛。死亡已经使她的眼睛定住，居里夫人的心脏停止了跳动，一位伟大的学者走完了她一生的坎坷之路。
医生在死亡报告上写道：
居里夫人于1934年7月4日在桑塞罗谟去世。她的病症是一种发展很快的再生障碍性贫血，骨髓已不起反应，很可能是由于长期受到辐射而引起的病变。
全世界各国都以沉痛的心情报道了居里夫人去世的消息。世界各国的大学、科研机构、科学家的唁电不断向巴黎涌来。
居里夫人躲开了这些悲哀，躲开了这些激动和尊崇，她躺在床上休息。科学家们和家人一直在房间里保护她，不许生人进去看她，扰乱她的安息。
居里夫人那双粗糙的、结了老茧的僵硬的手，被镭严重灼伤，它们一向的痉挛已经消失；它们伸在被单上，僵直，一动不动，这是一双做了那么多工作的手。
7月6日下午，在亲人好友陪伴下，居里夫人被葬到了皮埃尔的墓地里。布罗妮娅和约瑟夫从波兰带来一把祖国的土，轻轻地撒在她的棺木上。墓碑上写着：
玛丽·居里—斯可罗多夫斯卡，1867-1934年。
