Iréne Joliot-Curie se narodila 12. září 1897 v Paříži jako dcera předních světových fyziků Marie Curie–Sklodowské a Pierra Curie. Po absolvování studia začala pracovat se svou matkou v Radium Institute, kde poznala svého budoucího manžela Fréderica Joliota, za kterého se v roce 1926 provdala. Spolu pokračovali ve vědeckém výzkumu radioaktivity. Nejvýznamnější společné články publikovali v letech 1932 až 1934. V prvním z nich se zabývali zářením excitovaným alfa částicemi v atomech berylia a popsali jev, který se stal klíčem k objevu neutronu. Po studiu podmínek excitací neutronů dopadajícími alfa částicemi na atomy různých prvků se věnovali "materializaci" kladných elektronů působením paprsků gama o vysoké energii. Pak se zabývali systematickým studiem záření emitovaného z atomů lehčích chemických prvků dopadem alfa částic. Díky své intuici, představivosti a dobrým metodám dospěli počátkem roku 1934 k objevu umělé radioaktivity, jejíž objev byl dlouho očekáván a hovořilo se o něm od počátků studia přirozené radioaktivity. Za tento objev Iréne Joliot-Curie a Frédéric Joliot obdrželi v roce 1935 Nobelovu cenu za chemii.

O dva roky později Iréne Joliot-Curie s P. Savicem podrobně studovala umělé radioaktivní prvky, které vznikaly ozařováním atomů uranu pomalými neutrony. Analyzovali vznikající produkty a chemicky je identifikovali. Iréne byla přesvědčena, že chemické prvky vznikaly jaderným štěpením.

Iréne Joliot-Curie byla diskriminací žen postižena mnohem méně než její předchůdkyně. Její rodiče i manžel se zasazovali za sociální rovnoprávnost žen. Během první světové války Iréne a její matka provozovaly mobilní roentgenové pracoviště, s nímž jezdily po vojenských lazaretech a pomáhaly lékařům diagnostikovat zranění vojáků.

Iréne Joliot-Curie v letech 1918 až 1946 byla asistentkou své matky Marie Curie v Institutu pro rádium. V roce 1936 se stala zástupkyní státního tajemníka pro vědecký výzkum, v letech 1946 až 1956 byla ředitelkou Ústavu pro rádium, v letech 1946 až 1950 ředitelkou Francouzské komise pro atomovou energii, v letech 1937 až 1956 zastávala místo profesorky na pařížské Sorbonně.

Iréne Joliot-Curie zemřela roku 1956 stejně jako její matka na leukémii v důsledku dlouhodobého působení radioaktivního záření.