Ирэн Жолио-Кюри родилась 12 сентября 1897 года. В ранние годы Ирен воспитывал дед по линии отца – врач Эжен Кюри, так как мать, Мария Складовская-Кюри, открыла радий, когда Ирен был один год и не могла заниматься её воспитанием из-за интенсивной научной работы.
Образование Ирен получила в Сорбонне. По окончании войны она стала работать ассистентом-исследователем в Институте радия, который возглавляла её мать, a c 1921 года начала проводить самостоятельные исследования. Её первые опыты были связаны с изучением радиоактивного полония – элемента, открытого её родителями более чем 20 годами ранее.
Поскольку явление радиации было связано с расщеплением атома, его изучение давало надежду пролить свет на структуру атома. В 1925 году Ирен Кюри была присуждена докторская степень.
Самое значительное из проведенных ею исследований началось несколькими годами позже, после того как в 1926 году она вышла замуж за своего коллегу, ассистента Института радия Фредерика Жолио. Проводя совместные исследования, Жолио-Кюри получили много новых радиоактивных элементов.
В 1935 году Ирен Жолио-Кюри и Фредерику Жолио совместно была присуждена Нобелевская премия по химии за выполненный синтез новых радиоактивных элементов. Во вступительной речи от имени Шведской королевской академии наук Пальмайер напомнил Ирен о том, как 24 года назад Нобелевскую премию по химии получала её мать. «В сотрудничестве с вашим мужем, – сказал Пальмайер, – вы достойно продолжаете эту блестящую традицию».
Через год после получения Нобелевской премии Ирен стала полным профессором Сорбонны, где читала лекции начиная с 1932 года. Она также сохранила за собой должность в Институте радия и продолжала заниматься исследованиями радиоактивности.
В 1946 году Жолио-Кюри была назначена директором Института радия. Кроме того, с 1946 по 1950 годы она работала в Комиссариате по атомной энергии Франции. Всегда глубоко озабоченная проблемами социального и интеллектуального прогресса женщин, она входила в Национальный комитет Союза французских женщин и работала во Всемирном Совете Мира.
К началу 1950-х её здоровье стало ухудшаться, вероятно, в результате полученной дозы радиации. Ирен Жолио-Кюри умерла в Париже 17 марта 1956 года от острой лейкемии.