Le décor du lycée Marie-Curie a été réalisé sous l'égide de l'architecte Emile Brunet, qui a porté une grande attention au second œuvre, particulièrement raffiné. Entre 1932 et 1936, il s'entoure de l'équipe qui avait travaillé à ses côtés à l'église Saint-Léon (Paris, 15e, 1924-1934) : le ferronnier Raymond Subes, le maître-verrier Louis Barillet, le mosaïste Auguste Labouret - auxquels se joignent les sculpteurs Albert-Louis Chartier et R. Séguin, ainsi que les peintres Robert Lotiron et Gérard Cochet.

Souhaitant que "l'élément essentiel de la décoration du lycée vint de la variété des tons née de celle des matériaux employés", l'architecte exploite tous les contrastes suscités par la combinaison de la brique ocre de Montereau en revêtement, de la brique de Caen (par exemple dans le parloir), de la pierre blanche, de la tuile plate de Bourgogne d'un ton chaud et des lambris de chêne dans les salles d'apparat (comme le bureau de la directrice de l'établissement).

Le ferronnier Raymond Subes réalise la grande porte d'entrée à double battant du lycée, en fer forgé, dans laquelle viennent s'insérer les dalles décoratives en verre dépoli d'Auguste Labouret. Pionnier de ce nouveau matériau appelé "dalle de verre", ce dernier signe huit compositions carrées représentant les disciplines enseignées : la littérature (un ouvrage de Socrate), la peinture (une palette et des pinceaux), la musique (une lyre), les sciences naturelles (un papillon), la chimie (fiole, tubes à essai, mortier et pilon), l'histoire (livre et palmes académiques), l'architecture et la sculpture (chapiteau et outils de taille), la géographie (globe terrestre).

Subes dessine également les rampes d'escalier en fer forgé et cuivre, finement ciselées, du lycée.

Le maître-verrier Louis Barillet, par l'emploi varié de verres industriels imprimés, livre une proposition simple pour éclairer ces circulations verticales : des vitraux abstraits, aux motifs géométriques, qui rappellent ceux des parements de brique.

Le vestibule et la galerie d'honneur de l'établissement concentrent plusieurs décors, puisqu'il s'agit de marquer ces lieux emblématiques des "palais de l'Instruction républicaine" qu'incarnent alors les lycées. Pour le vestibule, le sculpteur Chartier conçoit un buste en marbre gris taillé et poli, représentant Marie Curie, scéenne et scientifique de réputation internationale, décédée en 1934, soit trois ans avant l'inauguration officielle du lycée. il est également l'auteur du bas-relief en calcaire sur le thème des "Sciences et des Lettres" qui orne le fronton de l'établissement, au-dessus de la monumentale porte de Raymond Subes. Ces deux œuvres sont signées par l'artiste : "A. CHARTIER". Le sculpteur Séguin encadre cette porte d'un liseré sculpté et décore les corniches.

Dans la galerie d'honneur, le traditionnel fond or ornemental est remplacé, côté nord, face aux fenêtres qui ouvrent sur la cour, par huit panneaux de mosaïques beiges et bruns d'Auguste Labouret. Ils sont constitués de tesselles de céramique liées par du ciment. De format rectangulaire et vertical (H. 190 cm x L. 70 cm), ils abandonnent l'iconographie traditionnelle au profit d'une représentation de jeunes filles inscrites dans la vie contemporaine. Ils les figurent en effet s'adonnant à des sports et des jeux de plein air : danse ; partie de campagne ; tennis, natation et patinage ; peinture ; alpinisme ; musique et chant ; étude d'architecture (colonnes brisées) ; dessin. Ces huit revêtements muraux sont signés en toutes lettres majuscules : "LABOURET".

Les peintres Robert Lotiron et Gérard Cochet avaient réalisé, au stic B, dans les deux salles du "jardin d'enfants" (les classes maternelles), "de charmantes décorations murales" mais celles-ci n'ont pas été retrouvées lors de la visite.