1964-ben kémiai Nobel-díjat kapott a B-12 vitamin atomszerkezetének meghatározásáért. Az inzulin és a penicillin szerkezetmeghatározása is az ő nevéhez fűzódik, és hatékony módszert dolgozott ki kristályok molekulaszerkezet-meghatározására röntgensugárral.
A londoni University College hallgatója volt geológia-biológia szakon, 1902-ben diplomázott, doktori értekezését a müncheni egyetemen védte meg 1904-ben. Ezután a manchesteri egyetemen kapott katedrát, az első női előadók közé tartozott. 1918-ban jelent meg Married Love and Wise Parenthood (Házastársi szerelem és a bölcs szülő) című könyve, amely őszintén beszél a nők szexuális igényeiről és a fogamzásgátlásról. 1923-ban jelent meg a Contraception: Its Theory, History, and Practice (A fogamzásgátlás elmélete, története és gyakorlata), mindkettőt számtalan nyelvre lefordították.
Szülei már 10 éves korában észrevették matematikai tehetségét. A Sorbonne természettudományi karán kezdett tanulni, a háború alatt röntgentechnikusként dolgozott, utána tudta befejezni tanulmányait. 1925-ben védte meg a polónium alfa sugárzásáról írt doktori disszertációjat, utána anyja laboratóriumában kezdett dolgozni. 1926-ban házasságot kötött Frédéric Joliot-val, kutatásaikról közös publikációkban számoltak be. A mesterséges radioaktivitás felfedezéséért 1935-ben megosztott Nobel-díjat kaptak. 1936-ban rövid időre a tudományos kutatásért felelős államtitkári posztot töltötte be.
A Massachusetts Institute of Technology (MIT) első női hallgatója és első női tanára a Vassar College-ban végzett 1870-ben. Kémiát akart tanulni, a MIT rendkívüli hallgatójaként az első nő lett az Egyesült Államokban, akit természettudományi karra felvettek. 1873-ban diplomázott, de a doktori fokozathoz szükséges további tanulmányait nem engedélyezték. Bostonban középiskolás lányoknak létrehozott egy tanfolyamot, amely előkészítette őket természettudományi tanulmányokra. 1876-ban megalapította a MIT női laboratóriumát, ahol egészségügyi kémiát tanított.
