居里夫妇的治学态度十分严谨，他们所在的居里实验室更是当时法兰西科学文化的明珠、核物理的研究中心。从事核物理研究是一项十分枯燥的工作，有人戏称核物理学家为“原子木乃伊”。钱三强每天很早起床乘地铁去实验室，工作一天后回到宿舍还要整理资料、写实验报告。生活平淡，但他却乐在其中。他的聪慧和实干，深得居里夫妇的赞赏。约里奥选他为助手，改进观测原子核粒子轨迹的云雾实验室。他从查阅文献资料开始，不断研究提出改进方案，几个月后新的云雾实验室建成，灵敏时间符合标准。接着，他又创造性地制成与云雾实验室相匹配使用的自动照相机。约里奥称赞说：“法国大学生只有考试分数，而来自中国的大学生则同时具有实际的工作能力。”

1948年春，钱三强回国前夕在巴黎与约里奥·居里夫妇合影　

　　1946年，钱三强与清华同班同学、被誉为才女的何泽慧结婚。夫妇二人在研究铀核裂变中取得了突破性成果，打破了关于铀核“二分裂”的结论，发现并证明了铀核“三分裂”、“四分裂”的现象，约里奥向世界科学界推荐“二战后他的实验室第一个重要的工作”。不少西方国家的报纸称赞：“中国的居里夫妇发现了原子核新分裂法。”1946年底，钱三强荣获法国科学院亨利·德巴微物理学奖。11年的勤奋攀登使他赢得了留法中国人中学术水平最高的地位。但此时，他却选择回国。

　　1948年，钱三强找到中共驻欧洲的负责人刘宁一，提出要求回国的心愿。刘宁一鼓励他：“回国大有作为。”当他把要回国的打算告诉约里奥后，身为法国共产党员的约里奥说：“要是我，也会做出这样的决定。”临行前，居里夫妇还专门给他写了一份鉴定：“钱先生……心智敏慧，对科学既有满腔热忱，又有首创精神。我们可以毫不夸张地说，在到我们实验室实习并在我们指导下工作的同一代科学家中，他是最优秀的……”