Paris, fin 19e. Marie est une scientifique passionnée, qui a du mal à imposer ses idées et découvertes au sein d’une société dominée par les hommes. Avec Pierre Curie, un scientifique qui deviendra son époux, ils mènent leurs recherches sur la radioactivité et finissent par découvrir deux nouveaux éléments : le radium et le polonium.

Pendant la Première Guerre mondiale, avant de rejoindre le front, un jeune soldat, Jean Herbillon, fait la rencontre d'une femme mariée dont il devient l'amant. Plus tard, pendant le conflit, il fait la connaissance d'un aviateur, Maury, qui est, sans qu'Herbillon le sache, le mari trompé...