Durante la Primera Guerra Mundial obtuvo un diploma de enfermera y apoyó a su madre en el servicio de radiología del ejército francés con las llamadas petites curies, ambulancias radiológicas.Ayudante de su madre desde 1919 trabajó también en sus propias investigaciones y obtuvo el doctorado en Ciencias en 1925.[3] Poco después nació su hija Hélène, en 1927, y cinco años más tarde Pierre, en 1932, mientras Irène trabajaba con su marido en la investigación de los neutrones.Tras su contacto con la SFIO participó en el Comité de Vigilancia contra el Fascismo, fundado por el físico comunista Paul Langevin, de quien era amiga próxima: «Hemos venido a declarar a todos los trabajadores, nuestros camaradas, nuestra resolución de luchar con ellos para salvar contra una dictadura fascista lo que el pueblo ha ganado en materia de derechos y libertades públicas», afirmaron en su manifiesto.Apoyó el Frente Popular y en junio de 1936 fue nombrada por Léon Blum Subsecretaria de Estado para la Investigación Científica, convirtiéndose con la socialista Suzanne Lacore y la radical Cécile Brunschvicg, en las primeras tres mujeres en la historia de Francia en formar parte del gobierno, en una fecha en la que las mujeres francesas aún no tenían derecho al voto (lo obtendrán en 1944).[6] Sufrió la misoginia imperante en la época: era Premio Nobel en 1935 y Subsecretaria de Estado en 1936, pero su ministro, Jean Zay, a pesar de todo, le prohibió hablar en la Asamblea Nacional.«Los inmortales no quieren mujeres» escribió, recordando que su madre Marie Curie fue también rechazada en 1910.Sus investigaciones fueron fundamentales para el posterior descubrimiento del neutrón en 1932, y en 1934 consiguieron producir artificialmente elementos radiactivos.Los dos trabajaron en las reacciones en cadena y en los requisitos para la construcción acertada de un reactor nuclear que utilizara la fisión nuclear controlada para generar energía mediante el uso de uranio y agua pesada.