Кюри открыли два первых радиоактивных элемента – полоний и радий в 1898 г. и наведенную радиоактивность в 1899 г. (Нобелевская премия по физике, 1903).
Так, еще в достуденческую пору у Сергея Ивановича проявились характерные для всего его научного творчества черты: широкие познания в избранной области исследований, глубокий интерес к другим областям науки, что впоследствии позволило ему создать физический институт широкого профиля (ФИАН) и стать его успешным руководителем, а затем и достойно возглавить АН СССР.
Поступив в 1909 г. в Московский университет, Сергей Иванович начинает посещать знаменитый коллоквиум по физике профессора университета, известного своими тонкими экспериментами по определению давления света на твердые тела и газы П.Н. Лебедева (1866–1912). Не удовлетворившись этим, С.И. Вавилов создает студенческий кружок по изучению новейшей литературы по физике. И, наконец, приходит в Лебедевскую лабораторию, чтобы заняться научной работой. Тему ему дал тогда уже фактический руководитель лаборатории П.П. Лазарев (1878–1942), так как Лебедев тяжело болел и только изредка мог посещать университет.
Первой печатной работой Вавилова стал обзор «Фотометрия разноцветных источников», опубликованный в «Журнале Русского физико-химического общества» в 1913 г., в следующем году он представил полученные им результаты по кинетике теплового выцветания красителей в статье, напечатанной в известном немецком журнале «Zeitschrift für physikalische Chemie». Это явное свидетельство