Marie Curie đã phát hiện ra radium bằng cách cô lập cẩn thận các nguyên tố phóng xạ trong một vật liệu gọi là pitchblende, một loại quặng tự nhiên có chứa uranium và thorium. Cô bắt đầu nghiên cứu này dựa trên công trình của một nhà khoa học khác, Henri Becquerel, người là người quan sát bức xạ sớm.
Khám phá ra radium và một nguyên tố khác, polonium của Marie Curie, là một quá trình dài mà bà đã cùng chồng, Pierre thực hiện. Cô quan tâm đến công trình của Becquerel, trong đó ghi nhận rằng uranium phát ra các tia có thể xuyên qua các vật thể nhưng không đưa ra lời giải thích tại sao điều đó xảy ra. Cô sử dụng một thiết bị đo nhạy cảm có tên là điện kế Curie để xác định xem các vật liệu khác có phát ra các tia tương tự hay không. Cô ấy phát hiện ra rằng thorium đã làm.
Sau đó, Curie bắt đầu nghiên cứu các loại quặng khác nhau để xem có loại quặng nào có chất phóng xạ hay không. Mặc dù lúc đầu cô ấy có những kết quả khác nhau, nhưng cuối cùng cô ấy đã thử dụng cụ ném kim loại và nhận thấy nó có tính phóng xạ cao hơn hàm lượng uranium và thorium mà nó có thể dự đoán. Cô ấy bắt đầu tách các vật liệu tạo nên pitchblende và thử nghiệm từng thứ một. Cuối cùng, cô và Pierre cô lập hai yếu tố mới.
Curie đã có thể phân lập hoàn toàn radium và chứng minh rằng nó là một nguyên tố mới có trọng lượng nguyên tử duy nhất. Cô ấy không thể phân lập được polonium vì nó phân hủy rất nhanh. Các nhà khoa học sau này với thiết bị và kỹ thuật phức tạp hơn đã có thể phân lập polonium và chứng minh rằng nó là một nguyên tố riêng biệt.
