Работы Ирен всегда интересовали Мари Кюри, и часто мать и дочь обсуждали их совместно. Академик А.Ф. Иоффе, посещавший Институт радия, писал в воспоминаниях: «Показывая работы своей дочери Ирен Кюри и племянника покойного мужа, мадам Кюри старалась получить объективное суждение посторонних; она хотела, видимо, проверить высокую оценку, которую нельзя было не дать их деятельности. Уже в те годы по своему таланту выделялся в институте Фредерик Жолио, впоследствии муж Ирен Кюри».
А.Ф. Иоффе считал, что открытое Ирен совместно с мужем Фредериком Жолио-Кюри явление искусственной радиоактивности, как и другие их выдающиеся достижения, навсегда останутся в истории науки. А.Ф. Иоффе отмечал также высокие моральные качества всех членов этой семьи. Он писал: «Что особо отличало Ирен Кюри — это ее правдивость. Каждое произнесенное ею слово отвечало тому, что она думала. Иногда это вызывало конфуз для ее собеседников. Такая ситуация возникала особенно часто, когда она в период Народного фронта входила в правительство в качестве руководителя науки и народного просвещения. Не все люди, с которыми она встречалась по должности, заслуживали уважения, и не все догадывались избегать ее высказываний, которые точно, без прикрас выражали ее мнение».
В 1926 году Ирен вышла замуж за Фредерика Жолио. Соединились имена и личные судьбы двух талантливых ученых.
Эжени Коттон писала: «На первый взгляд казалось, что характеры молодых супругов очень несходны. Фредерик — порывист, Ирен — сдержанна и методична... Но у них были одинаковые взгляды на науку, на спорт, на семейную жизнь. Гуляя в лесу Сенар, они увидели, что любят длинные прогулки. На берегу моря они с радостью обнаружили, что оба великолепно гребут и плавают, а в горах они узнали, что оба любят лыжи. Иногда они поддразнивали друг друга. Ирен говорила друзьям: „Есть мужья, которые бережно хранят фотографию жены. Попросите Фреда показать карточку, которую он носит в своем портфеле“. Это была карточка не Ирен, а великолепной щуки, пойманной Фредериком».
«Семья Жолио-Кюри, — писал Бруно Понтекорво, — была необычайно простой, приветливой, исключительно дружной, хотя Фредерик и Ирен были очень разные по характеру люди. Она — застенчивая, немногословная, он — мастер рассказывать разные истории, не прочь „послушать себя“ — типичный француз. Мне приходит на память такая сцена. На одном из семинаров в лаборатории Жолио его жена Ирен сидит рядом, обеспокоенная здоровьем мужа, который непрерывно курит. Она несколько раз выхватывает у него изо рта сигарету и бросает ее, а он невозмутимо закуривает новую. Это продолжается до тех пор, пока Фредерик не пересаживается на другое место».
Весной 1934 года резко ухудшилось здоровье Мари Кюри. Ирен и Фредерик проводили много времени в комнате больной. Мари беседовала с дочерью и зятем о неотложных опытах, корректурах статей, о молодых сотрудниках Института радия. Совершенно ослабевшую, но не утратившую удивительной ясности ума Мари Кюри отвезли в санаторий в Сансельмозе. Врачи предприняли попытки спасти ее жизнь, но тщетно.
Лаконичные записи в больничном журнале гласят:
«Мадам Кюри скончалась в Сансельмозе 4 июля 1934 года».
«Мадам Кюри может считаться одной из жертв длительного обращения с радиоактивными телами, которые открыли ее муж и она сама».
Фредерик писал, что Мари и Пьер Кюри производили в 1900 году химические реакции с радиоактивными веществами так, как будто имели дело с обычными неактивными элементами. 0,1 грамма радиевых солей, извлеченных из сент-иоахимстальской урановой смолки, — это было количество, небезопасное для работы.
Через несколько лет после смерти Мари Кюри Ирен Жолио-Кюри стала директором Лаборатории Кюри Института радия (сменив Анри Дебьерна) и профессором естественнонаучного факультета Сорбонны. В 1935 году Ирен Жолио-Кюри назначили руководителем работ Национального фонда наук, а спустя год — заместителем министра просвещения (государственным секретарем) по научно-исследовательской работе в правительстве Народного фронта.
Эжени Коттон приводит очень интересную характеристику Ирен Жолио-Кюри, относящуюся к тому времени, когда она была директором Лаборатории Кюри Института радия и одновременно заместителем министра. Несмотря на сильную занятость, Ирен оставалась доступной для всех, кто хотел ее видеть.
После 1937 года Фредерик и Ирен Жолио-Кюри оказались связанными с различными учреждениями. Ирен продолжала работать в Парижском университете (Сорбонне), а Фредерик был избран профессором Коллеж де Франс. Ученые руководили лабораториями, тематика которых была различной. Нарушилось длительное совместное сотрудничество, связавшее их имена в первое десятилетие супружеской жизни. С этих пор исследования Ирен и Фредерика развивались в различных направлениях, хотя во многом их научные интересы продолжали оставаться общими.
Фредерик Жолио-Кюри продолжал работу в области ядерной физики, а Ирен осталась верна радиохимии: ее труды посвящены вопросам, составляющим содержание новой науки — ядерной химии.