L’université de Paris va prendre alors une décision exceptionnelle. Elle nomme Marie Curie chargée de cours, puis professeur dans la chaire occupée précédemment par Pierre. L’émotion créée dans la communauté scientifique par la mort de ce dernier, contribue certainement à une décision qui bouleverse la tradition. Marie en est parfaitement consciente. Quoiqu’il en soit, la nomination pour la première fois d’une femme à la faculté des sciences est une étape importante vers l’accès des femmes aux métiers de la recherche et de l’enseignement supérieur.

Son premier cours attire une foule considérable bien au-delà des étudiants et des collègues. Elle reprend le cours à l’endroit même où Pierre Curie l’a interrompu : « Quand on examine les progrès qui ont été effectués tout récemment dans le domaine de la physique, pendant une période de temps qui ne comprend guère qu’une dizaine d’années, on est surtout frappé par l’évolution qu’ont subie les notions fondamentales concernant la nature de l’électricité et de la matière. Cette évolution a été amenée d’une part par l’étude approfondie de la conductibilité électrique des gaz, d’autre part par la découverte et l’étude des phénomènes de la radioactivité. »

Pendant près de 18 ans, Marie Curie va enseigner la radioactivité à des générations d’étudiants. Elle rassemblera les données les plus à jour sur le développement de la nouvelle discipline dans son traité de 1908 puis dans une nouvelle version à la veille de sa mort.