居裏夫人同意了。她以為是城市中的喧鬧和灰塵才使得她不能治愈，希望比較清新的空氣能夠治好她。計劃擬定了，艾芙陪著母親去，並且居裏夫人的哥哥姐姐們也會從波蘭來陪她一起做伴，到了秋天，居裏夫人就會好了。
居裏夫人的病情突然間加重了，在去療養院的路上就已經支持不住了，倒在女兒艾芙的懷裏。到了療養院以後，醫生把居裏夫人安排在療養院中最美麗的一間屋子裏之後，又用X光照了一些相片，並檢查了幾次。
沒有對居裏夫人實行痛苦的治療法，沒有進行拖延時日的輸血，這些都毫無用處，而且會給她不好的印象。沒有匆忙地把親戚們叫到居裏夫人的床邊來，她看見他們的聚集，心裏會突然感觸到那可怕的結果已經確定。
她的體溫總是在40度左右，醫生們一時也弄不清她為什麼高燒不退。直到最後從日內瓦請來一位醫生才下了結論：是爆發性惡性貧血。
於是開始了人們稱之為“緩慢的死法”的那種折磨人的、殘酷的戰鬥，在這種情況之下，不肯滅亡的身體以一種瘋狂的決心抗拒著死神。
艾芙在她的母親身邊還需要作另外一種戰鬥，因為在居裏夫人還很清醒的頭腦裏，並沒有想到過自己要死，這種奇跡必須設法保持住，使居裏夫人不受這種不能以安命思想慰解的巨大痛苦。主要是，一方麵必須設法減輕她身體上的苦楚，另一方麵還要安定她的身體和精神。
血液裏的紅白血球數目減少得非常快，這是一種無法控製和治療的絕症。但居裏夫人卻因此而放了心，不必為膽囊結石開刀了。她自己也知道她隻能聽天由命，因而根本不再為病情去操閑心。
7月3日早晨，居裏夫人最後一次用顫抖的手拿起溫度表，體溫突然下降！她微微笑了一下。
艾芙連忙安慰媽媽說：“這是病開始好的征兆……”艾芙坐在媽媽床邊，心中祈禱上帝保佑媽媽平安度過這一關。
居裏夫人望著敞開的窗戶，懷著希望，對著太陽和巍然挺立不動的山群說：“治好我的不是藥，而是清新的空氣和地方，告訴……”
過了一會兒，居裏夫人看了一眼茶杯，想用茶匙攪動一下，忽然她像夢幻般地低聲說：“用鐳，還是用釙製作……”接著是一些吐音不清的低語。
艾芙驚恐地請來醫生，醫生想進行搶救，居裏夫人突然用微弱、但還清晰的聲音說了她一生的最後一句話：“不用了……讓我安靜點吧。”
她一生喜歡安靜，討厭鬧哄哄地做一些實質上無用的事。
1934年7月4日淩晨，居裏夫人臨終的時刻，顯示了一個人的力量和可怕的抵抗，顯示了藏在漸漸冷卻的身體裏麵的強壯的心，它仍在跳動，不疲倦，不讓步。
燦爛的晨光充滿了這間屋子，照著床上消瘦的臉頰和無表情的灰色眼睛。死亡已經使她的眼睛定住，居裏夫人的心髒停止了跳動，一位偉大的學者走完了她一生的坎坷之路。
醫生在死亡報告上寫道：
居裏夫人於1934年7月4日在桑塞羅謨去世。她的病症是一種發展很快的再生障礙性貧血，骨髓已不起反應，很可能是由於長期受到輻射而引起的病變。
全世界各國都以沉痛的心情報道了居裏夫人去世的消息。世界各國的大學、科研機構、科學家的唁電不斷向巴黎湧來。
居裏夫人躲開了這些悲哀，躲開了這些激動和尊崇，她躺在床上休息。科學家們和家人一直在房間裏保護她，不許生人進去看她，擾亂她的安息。
居裏夫人那雙粗糙的、結了老繭的僵硬的手，被鐳嚴重灼傷，它們一向的痙攣已經消失；它們伸在被單上，僵直，一動不動，這是一雙做了那麼多工作的手。
7月6日下午，在親人好友陪伴下，居裏夫人被葬到了皮埃爾的墓地裏。布羅妮婭和約瑟夫從波蘭帶來一把祖國的土，輕輕地撒在她的棺木上。墓碑上寫著：
瑪麗·居裏—斯可羅多夫斯卡，1867-1934年。