Marie Curie, radyoaktif elementleri, uranyum ve toryum içeren doğal bir cevher olan pitchblende adlı bir materyalden dikkatlice izole ederek radyum keşfetti. radyasyonun erken bir gözlemcisi idi.
Marie Curie'nin radyum ve başka bir element olan polonyum keşfi, kocası Pierre ile üstlendiği uzun bir süreçti. Becquerel'in çalışmalarına ilgi duyuyordu; uranyumun nesnelere nüfuz edebilecek ışınlar bıraktığını ancak bunun neden olduğu konusunda hiçbir açıklama yapmadığını belirtti. Diğer malzemelerin benzer ışınlar verip vermediğini belirlemek için Curie elektrometresi adı verilen hassas bir ölçüm cihazı kullandı. Toryumun yaptığını keşfetti.
Curie daha sonra radyoaktif olup olmadığını görmek için çeşitli cevherler incelemeye başladı. Başlangıçta değişken sonuçlara sahip olmasına rağmen, sonunda pitchblende'i denedi ve uranyum ve toryum içeriğinin tahmin edebileceğinden daha fazla radyoaktif olduğunu keşfetti. Sahayı oluşturan malzemeleri ayırmaya ve her birini ayrı ayrı test etmeye başladı. Sonunda, o ve Pierre iki yeni unsuru izole etti.
Curie, radyumu tamamen izole edebildi ve benzersiz bir atom ağırlığı olan yeni bir element olduğunu kanıtladı. Çok hızlı bir şekilde çürümekte olduğu için polonyum izole edemedi. Daha ileri teknolojiye sahip ekipman ve teknikleri olan bilim insanları, polonyumu izole edip ayrı bir unsur olduğunu kanıtladılar.