Nació el 7 de noviembre de 1867 en la ciudad de Varsovia, en Polonia o también llamado Polonia rusa, ya que entre 1815 y 1915 pertenecía  al Imperio Ruso.

Era la menor de cinco hijos (Zofia, Józef, Bronisława y Helena), cuyos padres eran Władysław Skłodowski, profesor de física y matemáticas y Bronisława Boguska maestra, pianista y cantante .
Debido a que Polonia pertenecía a Rusia, Marie tuvo que asistir a clases de cultura polaca junto con su hermana Helena. En secundaria ella era siempre la primera de su clase, y a la temprana edad de los catorce años ya dominaba el ruso, polaco, alemán y  francés. Fue a partir de los quince años cuando se graduó y se interesó por la física. A los 24 años Marie se inscribe en Facultad de Ciencias Matemáticas y Naturales de la Universidad de la Sorbona hasta que dos años más tarde consigue la licenciatura de física, siendo la primera de su promoción. Al año siguiente, con 27 años, se licencia en matemáticas y consigue el segundo puesto de su promoción.