随后，他与他哥哥合作进行了对晶体的研究。他哥哥获得学士学位之后，在巴黎大学矿物系实验室给弗里代尔当助手。这项研究给这两位年轻的物理学家带来了一个巨大的成功：发现了压电的新现象，即通过无对称中心的晶体的压缩或膨胀产生的一个电极上出现这种压电现象。这次的发现绝非偶然的结果，它是由对晶体材质的对称进行的反复思考得来的，这些思考使他们兄弟俩得以预见这种电极出现的可能性。这项研究的前期工作是在弗里代尔实验室里进行的。两位年轻的物理学家以他们这种年龄罕见的实验能力，成功地完成了对这一新的现象的研究，创造了在晶体中产生它的必不可少的对称条件，确定了极其简单的量的规律以及某些晶体的绝对量。好多很有名的外国科学家——罗恩根、康特、乌瓦特、里埃克——都沿着雅克和皮埃尔·居里开创的这条新的道路进行了这方面的研究。
这项研究的第二部分从实验的角度来看则是更加难以完成，它牵涉到压电晶体在受制于一个电磁场的作用时，就会出现变形现象。里普曼曾预见到的这一现象被居里兄弟俩证明了。这项研究的困难之处在于所要观察的变形很微小。德桑和姆东给这兄弟俩提供了从他们完成微妙的实验的物理实验室里弄来的一块材料。
从这些既是理论性的又是实验性的研究中，他们立即推论出一个实际的结果，用的是一种新仪器，压电石英，可以用绝对值来测量微弱的电量，以及弱电压的电流。这个仪器后来在放射性的研究中起了很大的作用。
居里兄弟俩在研究压电的过程中，需要使用一些测电设备。由于无法使用当时已知的诸如象限静电计，他们就动手制作了一件新型的仪器，对他们的研究需要更加适合，后来在法国被广泛地加以使用，取名为居里静电计。
一向亲密无间的两兄弟在合作的这几年是幸福的，而且硕果累累。他们的友谊以及对科学的热情对他们来说是一种激励和支持。在共同的研究中，雅克的活跃精力对皮埃尔是一个宝贵的帮助，因为皮埃尔容易沉湎于沉思冥想。
然而，这种美好而亲密的合作只持续了几年。一八八三年，皮埃尔和雅克不得不分开了。雅克去蒙彼利埃大学任矿物学教师，而皮埃尔则在巴黎物理和化学学校任实验室主任。该校是在弗里代尔和舒赞贝格的推动下由巴黎市政府创建的，舒赞贝格成为第一任校长。
雅克和皮埃尔·居里就晶体所进行的卓越的研究很久之后，于一八九五年为他们赢得了普朗泰奖。
