Нападки стихают после второй Нобелевской премии 1911 года, теперь по химии. В своей речи лауреатка подчеркивает, что открытия сделала вместе с мужем, поэтому принимает премию как дань памяти Пьера. Год спустя Мария Склодовская-Кюри инициирует строительство Радиевого института в Париже.
Во время Первой мировой войны организует радиологическую службу для нужд военных госпиталей. Активно включается в ее работу вместе с дочерью Ирен (впоследствии ставшей химиком, второй после матери женщиной, получившей научную Нобелевскую премию).
Мария Склодовская-Кюри сохраняет тесную связь с Польшей — варшавские стипендиаты работают в Laboratoire Curie в Париже. Варшавское научное общество доверяет ей удаленное руководство радиологической лабораторией им. Мирослава Кернбаума. В 1932 году при ее поддержке открывается Радиевый институт в Варшаве, которому она отдает купленный на пожертвования 1 грамм радия.
Мария Склодовская-Кюри умирает от пернициозной анемии, спровоцированной слишком высокими дозами облучения, 4 июля 1934 года в санатории Санселльмозе во французских Альпах. Похоронена в семейной могиле Кюри в Со под Парижем. Гробы супругов, спустя годы, перенесут в парижский Пантеон (1995).
Альберт Эйнштейн написал после ее смерти, что она была единственным неиспорченным славой человеком, которого ему довелось узнать.
