在19世紀末的巴黎，瑪麗(露莎蒙碧姬 飾)與同為科學家的皮耶居禮(森萊利 飾)邂逅，兩人對科學的共同興趣與激情，使他們越走越近，不久更結為夫婦。他們的感情以及對科學的熱情都與日俱增，成為了彼此在愛情上的伴侶及在科學上的最佳拍檔，更一起發現了兩種新元素「釙」及「鐳」，開創了放射性理論，並創造出「放射性」(radioactivity)這個科學名詞。他們憑著破天荒的研究，雙雙獲得諾貝爾獎，而瑪麗更是史上首位獲得此殊榮的女性。可惜皮耶不幸意外逝世，傷心欲絕的瑪麗仍然堅持繼續獻身科學研究，並再度獲得諾貝爾獎。居禮夫婦的浪漫與熱情，以及大膽探究的精神，成就了造福和改變後世的科學基業。