มารีศึกษาร่วมกับปีแอร์ กูรีซึ่งต่อมาทั้งคู่ได้แต่งงานกัน โดยปีแอร์ช่วยออกแบบเครื่องมือวัดพลังงานที่ยูเรเนียม ปล่อยออกมา โดยพบว่าพลังงานนี้ทำให้อากาศเกิดมีประจุไฟฟ้าได้ (ภาษาวิชาการคือ การแตกตัวเป็นไอออน หรือ ionization นั่นเอง) เครื่องมือนี้จึงวัดกระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้น ต่อมาทั้งคู่กับผู้ช่วยก็ค้นพบธาตุอื่น ๆ ที่มีการปล่อยพลังงาน แบบเดียวกับยูเรเนียมในสินแร่พิตช์เบลนด์กองโต และในที่สุดก็สกัดได้ธาตุใหม่ปริมาณนิดเดียวอีกสองธาตุคือ พอโลเนียมที่ปล่อยพลังงานออกมามากกว่ายูเรเนียม และอีกธาตุคือเรเดียมที่ยิ่งปล่อยพลังงานออกมา มากกว่าพอโลเนียมเสียอีก นอกจากนี้ปีแอร์ยังพบว่าใน 1 ชั่วโมงเรเดียมเพียง 1 กรัมในภาชนะที่ใส่น้ำไว้ ทำให้น้ำนั้นเดือดได้
การศึกษาต่อ ๆ มาก็พบว่ารังสีที่แผ่ออกมาจากปรากฏการณ์นี้มีหลายชนิด ส่วนใหญ่ได้แก่ อนุภาคแอลฟา อนุภาคบีตา และรังสีแกมมาซึ่งเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า อาจมีอนุภาคนิวตรอนบ้าง มีความร้อนหรือมีแสงเรืองด้วย
อย่างไรก็ดี ในการศึกษากันต่อ ๆ มาพบว่าปรากฏการณ์นี้ไม่ใช่แค่การแผ่รังสีของธาตุเท่านั้น แต่ที่แผ่รังสีนั้นยังเกิด การแปรธาตุ (transmutation) ด้วย เช่น อะตอมของธาตุยูเรเนียมเมื่อแผ่รังสีออกมาแล้ว อะตอมนั้น ก็เปลี่ยนแปลงเป็นอะตอมของอีกธาตุหนึ่ง เช่นแปรเป็นอะตอมของแก๊สเรดอนที่มีมวล (mass) หรือน้ำหนักเชิงอะตอม (atomic weight) น้อยกว่าอะตอมเดิม และในมุมมองนี้ก็มองได้ว่าอะตอมยูเรเนียม เกิดการสลาย โดยการแผ่รังสี ออกมา จึงเกิดคำว่า การสลายกัมมันตรังสี (radioactive decay) หรือเรียกสั้น ๆ ว่า การสลาย (decay) หรืออาจเรียกว่า disintegration (การแตกสลาย) อนึ่ง การแตกสลายของอะตอมยูเรเนียมเป็นอะตอมที่เล็กลง แท้จริงแล้วเกิดที่นิวเคลียส ของอะตอม จากนิวเคลียสของอะตอมยูเรเนียมเป็นนิวเคลียสของอะตอมเรดอน จึงอาจเรียกได้อีกอย่างหนึ่งว่า การแปลงนิวเคลียส (nuclear transformation)
การตั้งชื่อปรากฏการณ์ของการแผ่รังสีว่า radioactivity ของมาดามคูรี ก็มาจากคำว่า radio- แล้วต่อท้ายด้วยคำว่า -activity
radio- เป็นคำเติมข้างหน้าที่มาจากรากศัพท์ radii ที่แปลว่ารัศมีนั่นเอง โดยใช้เติมหน้าคำนามให้คำนามนั้นหมายถึงว่า มีรังสี
สำหรับคำนามว่า -activity ใช้แสดงภาวะของคำนาม activation ที่ภาษาไทยใช้ว่า การก่อกัมมันต์ (คำกิริยาคือ activate ใช้ว่า ก่อกัมมันต์ และเมื่อเป็นคำคุณศัพท์คือ activated ภาษาไทยก็ใช้ว่า กัมมันต์ เฉย ๆ เช่น activated carbon ก็คือ คาร์บอนกัมมันต์) กล่าวคือคำว่า -activity แสดงว่าสิ่งนั้น มีการก่อกัมมันต์ โดยเขียน เพียงสั้น ๆ ว่า กัมมันตภาพ (ภาพ คือ ภาวะ) ดังนั้น เมื่อนำมารวมกันเป็นคำว่า radioactivity จึงหมายถึงภาวะ ก่อกัมมันต์นั้นเกิดจากรังสี โดยสรุปในภาษาไทยจึงใช้ว่า กัมมันตภาพรังสี ซึ่งพจนานุกรมฉบับราชบัณฑิตยสถาน พ.ศ. 2542 ให้ความหมายไว้ดังนี้
กัมมันตภาพรังสี [ กํามันตะ-] น. การเสื่อมสลายโดยตัวเองของนิวเคลียสของอะตอมที่ไม่เสถียร เป็นผลให้ได้ อนุภาคแอลฟา อนุภาคบีตา รังสีแกมมาซึ่งเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีช่วงคลื่นสั้นมากและมีพลังงานสูงทั้งหมดนี้ พุ่งออกมาด้วยความเร็วสูงมาก ในบางกรณีอาจมีพลังงานความร้อนและพลังงานแสงเกิดตามมาด้วย เช่น การเสื่อมสลายของนิวเคลียสของธาตุเรเดียมไปเป็นธาตุเรดอน. (อ. radioactivity).
สำหรับคำว่า กัมมันตรังสี ก็ตรงกับคำว่า radioactive ซึ่งก็เป็นเพียงคำคุณศัพท์ของคำว่า radioactivity โดยพจนานุกรมฉบับราชบัณฑิตยสถาน พ.ศ. 2542 ได้ให้ความหมายไว้ว่า
กัมมันตรังสี [ กํามันตะ-] ว. ที่สามารถเกิดกัมมันตภาพรังสีได้ (ใช้แก่ธาตุหรือสาร). ( อ. radioactive).
ยกตัวอย่างคำว่า radioactive material ก็แปลว่า วัสดุกัมมันตรังสี หรือ radioactive element ก็หมายถึง ธาตุกัมมันตรังสี ซึ่งก็ได้แก่ธาตุยูเรเนียม พอโลเนียม และเรเดียม ดังกล่าวข้างต้น อนึ่ง เนื่องจากคำว่า กัมมันตรังสี ค่อนข้างยาว บางครั้งจึงใช้สั้น ๆ ว่า รังสี แทน เช่น สารรังสี ไอโซโทปรังสี หรือ ธาตุรังสี |