Đã có ba thành viên của gia đình này trực tiếp giành giải Nobel, còn nếu tính cả 2 con rể thì tổng cộng có tới 5 người giành giải và 6 huy chương.
Vào những năm 1890, Marie và Pierre Curie đã bắt đầu quá trình hợp tác có lẽ là thành công nhất lịch sử khoa học. Phóng xạ là lĩnh vực mới tuyệt vời nhất thời đó, và Marie nghiên cứu về urani (nguyên tố tự nhiên nặng nhất), cung cấp một cái nhìn sơ khai quan trọng: tính chất hóa học của nó tách biệt với tính chất vật lý. Urani tinh khiết cũng phóng xạ mạnh như urani trong khoáng vật vì liên kết giữa nguyên tử urani và các nguyên tử xung quanh (tính chất hóa học) không ảnh hưởng đến khả năng và thời điểm phóng xạ (tính chất vật lý) của hạt nhân urani. Các nhà khoa học không còn phải kiểm tra hàng triệu chất và nhàm chán đo độ phóng xạ của từng loại (như họ phải làm để tìm ra các điểm nóng chảy chẳng hạn) nữa. Họ chỉ còn cần nghiên cứu hơn 90 nguyên tố trên bảng tuần hoàn. Điều này đã tinh gọn lĩnh vực, dọn sạch “mạng nhện” và để lộ các trụ cột của bảng tuần hoàn. Vợ chồng Curie đã cùng nhận giải Nobel Vật lý năm 1903 cho khám phá này.
Pierre qua đời năm 1906 vì bị xe ngựa tông trúng, nhưng có lẽ ông vốn cũng không sống được lâu. Rutherford nhớ từng có lần xem Pierre Curie thực hiện một thí nghiệm phát sáng trong bóng tối đáng kinh ngạc với radi. Nhưng trong ánh sáng màu xanh lá cây mờ, Rutherford tinh ý nhận thấy những vết sẹo bao phủ những ngón tay sưng tấy và thấy Pierre điều khiển ống nghiệm khó khăn thế nào.
Không lâu sau giải Nobel đầu tiên, Marie đã thực hiện một khám phá nền tảng khác. Trong quá trình tinh chế urani, bà nhận thấy “chất thải” mà mình bỏ đi không hiểu sao lại có lượng phóng xạ cao hơn urani tới 300 lần. Kỳ vọng vào một nguyên tố chưa xác định trong loại chất thải này, bà và chồng đã thuê một nhà kho từng được sử dụng để giải phẫu tử thi và đun sôi hàng ngàn cân uraninit (một loại quặng urani) trong vạc, khuấy nó bằng “một thanh sắt to cỡ người tôi” – như bà từng kể – chỉ để thu được vài gram dư lượng mà nghiên cứu. Công việc tẻ ngắt kéo dài nhiều năm này đã được đền đáp bằng hai nguyên tố mới, đem lại cho Marie giải Nobel Hóa học năm 1911. Chúng là các nguyên tố có tính phóng xạ cao gấp nhiều lần bất kỳ nguyên tố nào trước đó.
Người tiếp theo của gia đình Curie giành giải Nobel chính là Irène Joliot-Curie, cô con gái gày gò, mắt biếc của Marie. Bản thân là một nhà khoa học lỗi lạc, Irène và chồng là Frédéric Joliot-Curie đã tiếp bước Marie và sớm thành công hơn mẹ. Thay vì chỉ tìm các nguyên tố phóng xạ, Irène đã tìm ra phương pháp để chuyển đổi nguyên tử của các nguyên tố không có tính phóng xạ thành nguyên tử phóng xạ nhân tạo: bắn phá chúng bằng các hạt hạ nguyên tử. Công trình này đã mang đến giải thưởng Nobel cho riêng cô vào năm 1935. Rủi thay, Irène đã dùng poloni làm nguồn cung hạt hạ nguyên tử cho các thí nghiệm. Năm 1946, một viên poloni đã phát nổ trong phòng thí nghiệm và Irène đã hít phải nguyên tố yêu dấu của mẹ mình. Dù không bị bêu gương như Litvinenko, Irène cũng qua đời vì bệnh bạch cầu vào năm 1956, giống như mẹ mình 22 năm trước.
Em gái của Irène là Ève Curie tuy không có giải Nobel nhưng lại có chồng là Henry Richardson Labouisse Jr. - người đã giành được Nobel Hòa Bình năm 1965 về cho UNICEF.