为了提炼出纯净的钋和镭，居里夫妇在此后的4年中进行了科学史上最艰难的拼搏。
从什么原料中提取纯钋和纯镭呢？这是他们首先要解决的问题。他们知道，沥青铀矿的价格十分昂贵，而他们需要的量要以吨计，因此他们根本买不起。不是可以申请科研经费吗？但皮埃知道，那几乎是不可能申请到的。这与法国的教育和科研体制有关。法国在对教育、科研进行了一番改革之后，官方插手干预进来，政府拨一定的款项资助教育、科研，本来对于法国教育和科研有很大推动作用，但随着权力的集中和扩大，腐败和官僚主义也开始盛行于教育与科研部门，顺我者昌、逆我者亡，尔虞我诈、勾心斗角和沽名钓誉的作风十分严重。像皮埃这样耿直不喜欢溜须拍马的人，很难得到上司们的欢心。皮埃深知其中弊病，所以根本不作那种指望。他曾对开尔文说：我讨厌不择手段、违背良心地去谋求高职位的种种活动。
他们有他们的穷办法。他们想，沥青铀矿在提取了铀之后，其中所含的钋和镭肯定原封不动地留在残渣中，那么利用沥青铀矿，或利用沥青铀矿矿渣，对于他们的目的来说，完全一样。矿很贵，矿渣总不至于很贵吧？但这笔钱加上运输费，也是他们俩微薄工资所承受不起的。
总算吉人自有天相，他们托奥地利一位教授从圣约阿希姆斯塔尔矿那儿免费弄到1吨矿渣，矿方同意把贮存在一座松林中的沥青铀矿残渣，免费送给居里夫妇。阿希姆斯塔尔矿在波希米亚，因此从那儿运到法国，运费也不菲，他们从收入中挤一点出来，再借上一点，总算是支付了这笔运费。不过能免费弄到1吨矿渣，就该感谢圣母玛利亚了！
接着又有一个问题得立即解决，原来的小实验室放不下这1吨矿渣，怎么办？这时舒琴柏克校长主动出面帮他们寻找合适的实验室，但没有一位热情的学者愿意为这对贫困的学者提供帮助。
最后，校长提出一个别无选择的办法：学校里有一个暂时废弃不用的仓库，原先曾用它当过解剖教研室，可以供他们使用。校长歉意地说：
“虽然不是很理想的地方，但也只好如此了，有总胜于无吧……”
那是一个怎样的“实验室”啊！恐怕现在的人很难想像出当时的实际情形。我们且看看两位得过诺贝尔奖的科学家是怎么描述的吧！
德国化学家奥斯特瓦尔德在参观了居里夫妇的实验室后，难过而又愤愤不平地说：
在发现镭还不多久的时候，经过我的恳切请求，才被允许进去参观居里的实验室。居里夫妇那时出游去了。走进了实验室，发现那竟是一所既类似马厩，又宛若马铃薯窖那般简陋的房子。若不是在工作台上看到一些化学仪器，我真会想到这是一件天大的恶作剧呢。
美国物理学家赛格雷描述得更为详细：
这个实验室就跟一间漏雨的棚房一样，冬天潮湿，而在温和的天气里就会感到非常之热了。它没有具备任何一种现在认为不可缺少的化学实验室的条件，比如化学实验室用的各种防护罩。从健康的角度出发，这里完全不适合做这种（放射性化学实验）事情。但是，在当时既没有人知道放射性的危险性，而他们也没有更好的条件。
居里夫妇根本没有条件考虑这种种困难，他们完全被一种为科学献身的精神所激励。他们反而认为，这个被认为放死尸都不合格的棚子有一个最大的好处，那就是它那么破旧，那么没有吸引力，因此绝不会有任何人会不允许他们自由使用。唉，这种纯洁的激情任何人知道后，都会为之感动的！
矿渣运来了，这些气味不好闻的渣滓竟成了居里夫人眼中的宝贝，路上的行人不免奇怪地瞧着她，因为她像得了什么宝贝似的那么高兴。艾芙曾经非常感人地描述沥青铀矿渣运到棚屋实验室时，居里夫人那种高兴和迫不及待希望投入工作的感人心情。艾芙写道：
一天早晨，一辆像运煤车的载重马车，停在娄蒙路的理化学校门前。有人通知了皮埃和玛丽，他们穿着实验室的工作服，不戴帽子就跑到外面来了。皮埃仍然保持他一贯的平静态度，但是玛丽看见人们辛苦地把一些口袋往下卸的时候，按捺不住自己的快乐。这是沥青铀矿，是她的沥青铀矿，几天以前货车站已经通知她运到了！她的好奇和急躁使她很兴奋，她要立刻打开口袋看看她的宝贝。她剪断绳子，打开那个粗布口袋，把双手伸进那暗无光泽的棕色矿物，里面还夹杂有波希米亚的松针。
镭就藏在那里面，玛丽要从这种像街上的土一样没有生气的东西里面提炼出镭来，即使她必须炼制一座山那样多，她也一定要做到。
皮埃这时仍然在理化学校任职，虽然他成果累累，却得不到提升。1898年初，巴黎大学本来空出了一个物理化学教授的席位，皮埃也曾申请补这个缺位，但却遭到了拒绝。一位支持他的教授对他说：
“同你争夺这个教席的是一位高等师范学校的毕业生，再加上有些数学家也不同意你入选，你还能有什么办法。”
皮埃的数学水平的确不够让人赞美，他自己也认为在这方面还赶不上玛丽。现在矿渣运来了，皮埃决定停止使他入迷的晶体研究，与玛丽一起在那像马厩和马铃薯地窖的“实验室”里，为提炼镭而含辛茹苦地工作，而且一干就是4年！
他们两人做了分工：皮埃身体不好，继续研究镭的特性；玛丽则负责从矿渣中提取纯的镭盐。玛丽干的是连男人干起来也嫌累的重体力活，她每次要把20公斤的矿渣（这是她能举起的最沉的重量）放进一个大锅里，用水加热直到沸腾，然后把这些沸腾着的溶液从一个罐子倒进另一个。提炼需要硫化氢，而硫化氢是一种有毒的气体，那灼热的、有毒的、刺鼻的蒸气呛得她剧咳不止，眼泪也不停地流向两颊、颈上……她没办法拭去泪水，还得赶紧用一根很沉的铁棒搅拌这些熔化了的矿渣。
他们没有通风罩，所以只好把这道工序放到院子里面露天进行。如果碰到雨天，他们只好把实验设备搬到室内，把门窗全部敞开，让空气流通，否则他们会被刺鼻的浓烟呛得无法继续工作。点火、熔化、过滤、沉淀、倒出、再熔化……每天，居里夫人像一个锅炉工一样干着沉重的体力劳动。
他们在为世界最伟大的一次科学发现工作，但法国政府和科学部门却不肯给他们一点帮助。居里夫人真是累极了。她曾在自传中写道：
有时，我整天整天地用一根与我等重的铁棒，搅动着一堆沸腾着的东西，到了晚上，我已经是筋疲力尽，连动也不想动一下了……
我们没有钱，没有实验室，而且没有人帮助我们把这件既重要而又困难的工作做好。真像是要由无中创出有来。假如我求学生涯中的几年是卡西尔·德卢斯基从前说的‘我的姨妹一生中的英勇岁月’，那么我可以毫不夸大地说，现在这个时期是我丈夫和我的共同生活中的英勇时期。
这真是人们永远不该忘记的“英勇时期”！居里夫人后来每次回忆起这段逝去的艰苦岁月，总说它是“我们生活中最美好的几年”。
居里夫人的怀旧之情，在下面几段回忆中可以看得非常清楚：
我们这间可怜的棚屋里，安静极了。有时，我们来回踱步，一面留意着某个实验过程，一面谈论着目前和将来的工作。我们觉得冷的时候，就从火炉上取一杯热茶喝，提提精神。我们像做梦一样只惦记着一件事……
有时晚饭后，我们还要回去看上一眼。我们没有什么东西可以遮盖那些珍贵的产品，只好把它们放在粟子上、木板上。从各个方面都可以看见它们微微发光的轮廓。光仿佛是悬于黑暗之中，使我们感到无限激动和快活。
但现实也向他们显示了极其残酷的一面：美好的理想有时也对这些残酷的现实无可奈何。皮埃开始感到腿和全身疼痛，有时连起床和行动都感到困难。诊断的结果是关节炎，医生认为是棚屋的潮湿造成的。医生叮嘱他节制饮食，不要吃肉，不要喝酒。玛丽更惨，她面无血色，浑身无劲，有时像得了嗜睡病一样，整日昏昏沉沉的。老居里医生自从1897年老伴去世以后，一直与他们住在一起。他看见玛丽的身体越来越不行，就坚决要她去医院检查一下，怕她得了肺结核，她妈妈不就是患这种病丢了命的吗？她听从了这个建议，到医院去做了检查，结果证明她并没有得肺结核。
他们两人真是将自己的付出用到了生命力的极限。皮埃的工资一个月只有500法郎，现在有了小孩，又雇了一个女仆和奶妈，他们几乎入不敷出，而且他们种种试图增加收入的努力都失败了。
有一天，皮埃在筋疲力尽的一天过去后，沉重地对玛丽说：
“我们选择的生活是多么艰难啊……”
1900年的初夏，忽然有一个十分诱人的机会向他们两人展现出来，这个机会不是法国提供的，是瑞士日内瓦大学校长提供的。日内瓦大学校长请皮埃到他们大学去担任物理学教授的职位，年薪1万法郎，还有住房补贴；他将领导一个实验室，居里夫人还可以在这个实验室里有一个正式职位。校长还许诺：“一旦与居里教授谈妥之后，实验经费可以增加，并且可以增添两名助手；在考虑实验室的财力之后，实验室的仪器也可以置备齐全。”
天哪，这简直是天上掉下来的馅饼！年薪1万，还有房补、实验室，经费足、仪器全，还有玛丽也可以正式安排职位……这在法兰西共和国恐怕是做梦也想不到的啊！去不去？当然去，这还有什么可说的！至少可以出一口恶气吧！7月份，皮埃和玛丽两人一同到瑞士去了一趟。他们在那里受到了瑞士同行的热烈欢迎。
但到了8月，他们两人又改变了想法。为什么又改变了想法呢？居里夫人在自传中提了一笔：
皮埃·居里很想接受（瑞士的邀请），但若是那样，我们关于镭的研究就会功亏一篑，因而他最终做出了相反的决定。
促使他们没有离开巴黎到日内瓦去，恐怕与另外一个因素也有关系，那就是彭加勒的干预。彭加勒当时被认为是世界数学界领袖人物之一，他在法国是很有影响的人物。当他听说居里夫妇要离开法国后，立即和同事们一起向有关方面陈述了其中的利害关系，结果皮埃顶替了索尔本附属的理化自然科学研究所的一个教学空缺位置，而居里夫人则被接纳到凡尔赛附近赛福尔女子高等师范学校执教，担任一、二年级物理课的教学工作。这所学校的历史上，还从来没有妇女上过讲台，她是第一位。居里夫人一生真不知占了多少个第一！对于这件事，居里夫人在自传中也曾提及过，她写道：
1900年，日内瓦大学拟以教授之职聘请我的丈夫。大约在同时，巴黎大学文理学院聘皮埃为副教授；我则被任命为赛福尔女子高等师范学校的教授。于是，我们就仍然留在了巴黎。
