Marie Curie descobriu o rádio isolando cuidadosamente elementos radioativos em um material chamado pitchblende, um minério natural que contém urânio e tório. Ela começou este estudo com base no trabalho de outro cientista, Henri Becquerel, que foi um dos primeiros observadores da radiação.
A descoberta do rádio e de outro elemento, o polônio, por Marie Curie, foi um longo processo que ela empreendeu com o marido, Pierre. Ela estava interessada no trabalho de Becquerel, que observou que o urânio emitia raios que podiam penetrar em objetos, mas não forneceu nenhuma explicação para o porquê disso ocorrer. Ela usou um dispositivo de medição sensível chamado eletrômetro de Curie para determinar se outros materiais emitiam raios semelhantes. Ela descobriu que o tório sim.
Curie então começou a estudar vários minérios para ver se algum deles era radioativo. Embora ela tivesse resultados variados no início, ela eventualmente tentou pechblenda e descobriu que era mais radioativo do que seu conteúdo de urânio e tório poderia prever. Ela começou separando os materiais que compõem a pechblenda e testando cada um individualmente. Por fim, ela e Pierre isolaram os dois novos elementos.
Curie conseguiu isolar completamente o rádio e provar que era um novo elemento com um peso atômico único. Ela não conseguiu isolar o polônio porque ele se decompõe muito rapidamente. Cientistas posteriores, com equipamentos e técnicas mais sofisticados, conseguiram isolar o polônio e provar que ele é um elemento separado.