在19世纪末的巴黎，玛丽(露莎蒙碧姬 饰)与同为科学家的皮耶居礼(森莱利 饰)邂逅，两人对科学的共同兴趣与激情，使他们越走越近，不久更结为夫妇。他们的感情以及对科学的热情都与日俱增，成为了彼此在爱情上的伴侣及在科学上的**拍档，更一起发现了两种新元素“钋”及“镭”，开创了放射性理论，并创造出“放射性”(radioactivity)这个科学名词。他们凭着破天荒的研究，双双获得诺贝尔奖，而玛丽更是史上首位获得此殊荣的女性。可惜皮耶不幸意外逝世，伤心欲绝的玛丽仍然坚持继续献身科学研究，并再度获得诺贝尔奖。居礼夫妇的浪漫与热情，以及大胆探究的精神，成就了造福和改变后世的科学基业。