隨著學校裡的工作漸漸進入有序狀態，皮埃爾能夠考慮再次進行自己的實驗研究了。但是實驗研究的條件卻不理想，他沒有自己專門的實驗室，也沒有空屋可以利用，並且研究經費也毫無著落。在學校工作了好幾年之後，幸虧有舒贊貝格的支持，他才得以每年獲得一小部分研究經費。另外，也是由於校長的關照，他所需要的實驗器材能夠從學校教學實驗室裡的日常開支中劃撥，但那所謂的日常開支經費事實上也是少得可憐。他只能佔用一點點實驗場所。他的部分實驗是於學生們不用時的大課堂中進行的。不過，最經常的是他在樓梯底下或者學生實驗室裡進行自己的實驗。就是在這種條件下，他完成了那漫長而又卓有成效的磁學研究。
這種非正常的並且明顯不利於皮埃爾的科研狀況倒也有其有利的一面，那就是他正好可以借此更多地接觸學生，而有時候那些學生也能參與一些他的科學研究。
皮埃爾再次開始實驗研究的主要目標是對「直接稱量最微小量的精密天平」這一高深的課題進行研究。那是年、年、年間的事。這種天平不用小砝碼，而代之以一個測微計，將它裝在天平一臂的頂端，並通過顯微鏡來讀數。在這種天平上裝有空氣阻尼器，能令天平兩臂的擺動及時停止，然後便能夠立刻讀數了。和舊天平相比，它大有改進，特別是它的稱量極其快速，在化學分析實驗中稱量的速度直接影響到它的精確性。所以，在化學分析實驗室裡，這種新式天平非常受青睞。甚至可以說，這種由皮埃爾發明的天平確實是開創出了天平製造業的新紀元。這種發明並不是完全靠經驗的，而是皮埃爾先對阻尼運動研究了一番，並借助於一些學生的幫助，繪製出了一些曲線圖表，將他的推論證實之後才獲得成功的。
年左右，皮埃爾·居裡開始進行他對物體的磁性和溫度（從常溫到℃之間）的關係長達幾年的系統研究。年在巴黎大學的教師會議上，研究結果以博士論文的形式被宣讀。皮埃爾將他的研究目的和結果憑借明確而又簡潔的語言敘述了出來。他在文章中寫道：
根據自身磁性，物體可被明確地分為抗磁性物體、弱磁性物體以及順磁性物體１三類。乍看上去，這三類物體完全不同。該項研究的主要目的在於探究這三種狀態之間是不是存在著一種過渡，能否讓某一種物質按照順序經過這些不同的狀態。因此，我對不同溫度與磁場下的許多物質進行了研究，並對它們的磁性進行了觀察與測量。
我在實驗中未能對抗磁性物質和順磁性物質在性質上的關係進行證實，但實驗的結果卻顯示一些不同性質的原因造成了磁性和抗磁性。相反，鐵磁性物質與弱磁性物質的性質卻是有著緊密的關係。
在實驗方面，這項研究呈現出大量的困難，因為實驗需要在溫度達到℃左右的裝置中測量出極其微小的力（僅有百分之一毫克的重量）。
正像皮埃爾·居裡非常清楚的那樣，他所取得的結果在理論上看具有很大的重要性。他從中得出了「居裡定律」。按照這一定律，物體的磁化係數同它的絕對溫度成反比。這個定律十分簡單，完全可以同蓋-呂薩克的「理想氣體的密度同其溫度成反比」的定律相媲美。年，保爾·朗之萬發表的著名的磁學理論就引用了皮埃爾·居裡的這個定律，並從理論上進一步對抗磁性和順磁性的不同起因進行了證實。朗之萬的研究，與後來的P·魏斯的重要研究全都證明了皮埃爾·居裡所得出的結果是非常精確的。皮埃爾還於磁化強度和流體密度之間看到了相似狀態，因為物質處在順磁化狀態可以同氣態相比較，處在鐵磁化狀態則可以同凝聚狀態相比較。
在這項研究工作中，皮埃爾盡力去探求還不為人所知的新現象，他認為這些新現象並不是沒有可能存在。他忙著對一種很強的抗磁性物質進行尋找，但並沒有成功。他還在探究是不是有一些能夠傳導磁性的物質，是不是磁性能夠像電荷一樣呈現自由狀態存在。在這一方面，他也沒有見到過確定的結果。他從來沒有就這些研究發表過什麼，這是因為他習慣於這樣投入到對現象的追蹤中去，經常無功而返，但他就是喜歡對意外的東西進行探尋，而從不考慮是不是要著書立說。
這種對科研完全無私的激情令他並不想要專門利用自己開始的研究成果去創作一篇博士論文。當決心將剛完成的磁性研究方面的見解頗深的成果聚合起來作為博士論文的時候，他已經是歲的中年人了。
對於他進行博士論文答辯時候的情景，我至今記憶猶新。當時我們兩個已經友誼甚篤，所以他邀請我前去參加他的答辯會。布蒂教授、裡普曼教授同奧特弗耶教授共同組成了評委會。旁聽者有他的朋友和他的父親。他的父親因為自己兒子所取得的成就而高興異常。我記得皮埃爾進行答辯時簡潔明確而又條理清晰，深受評委們的讚賞。當評委們和皮埃爾進行問答式的交流溝通時，我彷彿在參加一個物理學的研討會。那一天，小教室裡就像是在對人類的崇高理想進行頌揚，這將我深深地打動了。
在對年至年間，皮埃爾·居裡一生中的這一時期進行回憶的時候，我們可以看到，作為實驗室主任，他在學術上的成就。在這幾年的時期，他成功地將實驗室組建成為一個全新的教學單位，並將一系列重要的理論性文章與一流的實驗研究報告進行了發表，還製作了一些非常精確的新儀器，而所有的這一切全部都是在設備不完善、經費不充足的情況下完成的。所以，我們可以認為他克服掉了青少年時期的懷疑和猶豫，並將自己的研究方法進行了規範，充分調動了自己不平凡的才能。
由此他在國內外的聲譽日增。在一些學術團體的會議上，包括物理學會、礦物學會以及電氣工程師學會等等，他經常將自己的研究成果拿出來同他人進行交流，並且在對各種科學問題的討論中踴躍發表自己的看法，到會者全都洗耳恭聽。
這一時期對他進行高度評價的外國科學家中，首先能夠舉出的是英國著名物理學家開爾文爵士。他於一次科學討論會上同皮埃爾進行了交流，從此以後，他就一直對皮埃爾賞識而又親切。開爾文爵士於他的一次巴黎之行期間，參與了物理學會的一次會議。在會上，當談到裝有保護環的標準的電容器的構造與使用時，皮埃爾主張用電池對保護環裡的中央圓板進行充電，而保護環則同地面連接，這樣就可以將另一塊電板上所感應到的電荷用來計量。儘管這種構造令電線的空間分佈非常複雜，但它的感應電荷卻能夠運用靜電學中的定理來計算。這一過程中所運用的公式和普通電容器於均勻電場中所運用的公式同樣簡單。另外，按照皮埃爾的方法，電容器的絕緣性能更好。剛開始的時候，開爾文認為皮埃爾的推論並不精確，但是，到了第二天，他不顧自己年齡已大，親自來到皮埃爾的實驗室裡對年輕的實驗室主任進行了拜訪，同皮埃爾在黑板上進行了討論。後來，他徹底信服了，並且很高興地對皮埃爾推論的正確性進行了稱讚。２
令我們感到驚訝的是，儘管皮埃爾·居裡成績斐然，但年間卻一直擔任著小小的實驗室主任。毫無疑問，這是因為無人舉薦關照，沒有得到有權勢者的幫助的人，是非常容易被人遺忘的。還因為他對為達到陞遷的目的而四處奔走，求人幫忙的行為是深惡痛絕的。他向來性格獨立，光明磊落，他是絕對不會為了陞遷而去活動的。為此，他只能屈於此職，（每月拿三百法郎的薪水），同體力勞動者沒有什麼差距，只是勉強能夠維持簡單的生活而已。儘管處境如此糟糕，他卻始終沒有放棄過自己的研究工作。
關於這一問題，他曾經在給我的一封信中提道：
有人對我說，我校的一位教授可能要辭職，如果是這樣的話，我就想接替他所留下的職位。不過，任何職位都需要自己申請，這可是件令人頭疼的事，我實在是不習慣做這種使人難堪的事情。我認為沒有比這麼干而去聽別人說三道四的事更不像話的了。我很遺憾和您談到這種事情。
如果說皮埃爾不渴望強求晉陞的話，那他則更是不追求榮譽聲望。涉及到名譽、獎賞的問題，他的態度尤為堅決，他不但不認為它們具有任何的用處，還相信它們有百害而無一利，誰要將全部心思都用在對榮耀的追求上，就必將自尋煩惱，還會將人的最崇高的目標放到次要的地位，這個目標就是為了愛好而從事的科學研究，這是人類最為高尚的情操。他的道德觀念向來真誠而又高尚，所以他的行為舉止同他的思想保持著一致，從來都是言行一致，表裡統一的。舒贊貝格曾經想要提議授予皮埃爾共和國一級教育勳章，雖然獲此殊榮會帶來很多好處，但仍被他婉言謝絕了。他給寫信給校長舒贊貝格說：
獲悉您再次推舉我獲取這一殊榮，我不勝感激，但我真誠地請您千萬不要這麼做。如果您真的成功地為我申請了這一榮譽，那會令我處於尷尬的境地，因為我已下定決心不再接受任何榮譽了。請校長先生諒解我並撤消您的提議吧，免得使我賠笑大方。如果您希望向我表達您的關懷，那麼您以前為了使我無後顧之憂地進行研究工作所做的努力就已經是對我很大的關懷了，這遠遠勝過為我去爭取虛名。但是，我仍對此向您表示不勝的感激。
皮埃爾從來沒有違背過自己的意願。年，政府曾經準備向他授予「榮譽勳章」，但是也被他婉言謝絕了。雖然他並不願意為了自己的晉陞而四處活動，但在年時，他還是得到了陞遷。法蘭西學院著名的物理學家馬斯卡爾教授感佩於皮埃爾·居裡的才幹，又聽到開爾文爵士對他所作的高度評價，便竭力向舒贊貝格保薦皮埃爾，他聘請皮埃爾為教授，在物理和化學學校開了一個物理學講座，使他的才能得到充分地發揮。但是，這一時期，皮埃爾的研究缺乏經費的問題並沒有由此而得到任何的改變。
１同鐵相類似，順磁體的磁化作用有時為極強的磁化（鐵磁化），有時為較弱的磁化。抗磁體系是指物體的磁化作用非常微弱，並且和鐵在相同磁場中具有相反的磁化極性。——原作者注
２在訪法期間，著名物理學家，英國的開爾文爵士給皮埃爾寫了一封信，內容摘要如下：
親愛的居裡先生：
十分感謝您週六的來信，對於信的內容，我感到非常有趣。如果我明天上午點到你的實驗室拜訪，你應該會在吧？我有兩三件事情想和你進行討論，並且還想看看你所繪製的在不同溫度下的鐵的磁化帶曲線圈。
開爾文
年月
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