Polka zgodziła się na przejęcie obowiązków po małżonku na uniwersytecie i wobec tego otrzymała katedrę profesorską. Było to także historyczne wydarzenie – została pierwszą kobietą wykładającą na Sorbonie, wpierw jako profesor nadzwyczajny, zaś od 1908 roku profesor zwyczajny. Na jej pierwszy wykład 5 listopada 1906 roku przyszły tłumy czekające od samego rana. Gdy Skłodowska-Curie pojawiła się w audytorium, przywitała ją burza oklasków, ona jednak, nie okazując żadnych emocji, chłodnym i rzeczowym tonem rozpoczęła wykład tam, gdzie skończył go Pierre Curie.
W 1910 roku zmarł teść Curie, co było kolejnym ciosem i trudnością w pogodzeniu życia rodzinnego z pracą. Dużą wagę przykładała do wychowania swoich córek, ich edukacji, a także aktywności fizycznej, którą uważała za niezwykle istotną. Mimo tego, że wychowywała je na Francuzki, by uchronić je od konfliktu wyboru między ojczyznami, zatrudniła polską guwernantkę, dzięki czemu Irène i Ève uczyły się polskiego. Wraz ze znajomymi profesorami z Sorbony utworzyła kolegium dla grupki ich dzieci, w którym każde z uczonych dawało elementarne wykłady. Eksperymentalne nauczanie trwało dwa lata i przyniosło pewne dobre skutki: starsza córka Skłodowskiej bez trudu zdała egzamin maturalny i rozpoczęła studia na Sorbonie. Ostatecznie Irène Joliot-Curie poszła w ślad za rodzicami i została fizykochemiczką, a w 1935 roku otrzymała wraz z mężem Frédérikiem Joliot-Curie Nagrodę Nobla z dziedziny chemii.
W 1910 roku Skłodowska-Curie miała otrzymać odznaczenie Legii Honorowej, jednak odmówiła, podobnie jak kilka lat wcześniej jej mąż – oboje przeciwni wszelkim odznaczeniom honorowym. Za namową swoich kolegów zgłosiła jednak swoją kandydaturę do Paryskiej Akademii Nauk, co miało korzystnie wpłynąć na prowadzone przez nią laboratorium. Jej kandydatura nie przeszła – Akademia nie była jeszcze gotowa na przyjmowanie kobiet.