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1903. Le prix Nobel de physique est décerné pour la première fois à une femme, Marie Curie (Karolina Gruszka), ainsi qu'à son mari, Pierre (Charles Berling). Peu de temps après, Pierre meurt dans un tragique accident et Marie, alors trentenaire, doit s'occuper seule de leurs deux enfants. Mais loin de se laisser abattre, elle poursuit les travaux de recherche du couple dans un monde essentiellement masculin et devient la première femme titulaire d'une chaire à la Sorbonne, à Paris. Après une longue période de deuil, elle tombe amoureuse d'un homme marié, le physicien Paul Langevin (Arieh Worthalter). Leur relation éclate au grand jour et provoque un énorme scandale. En effet, alors qu'elle s'apprête à recevoir un deuxième prix Nobel et qu'elle propose sa candidature à la respectable Académie des sciences, la presse parisienne accuse publiquement Marie Curie d'adultère, sous l'impulsion de la femme trompée de Paul Langevin, avide de vengeance. À l'apogée de sa carrière, Marie Curie est l'objet de diffamations et constate amèrement que passion et raison ne font pas bon ménage.