Nel 1897 ricevette un posto nell'ospizio Bicêtre, fondato da Luigi IX, un'istituzione periferica che al tempo non aveva un vero e proprio servizio neurologico. Qui Marie istituì per i successivi venticinque anni un servizio di ricerca e di istruzione, che guadagnò notorietà in tutto il mondo. Durante questi anni si interessò ai problemi legati all'afasia e le informazioni raccolte durante le sue ricerche servirono per criticare i lavori precedenti sul tema, proposti in particolare da Pierre Paul Broca e Karl Wernicke. Paul Broca distinse due tipi di afasie: quella di Broca (o motoria, relativa alla produzione linguistica) e quella di Wernicke (o sensoriale, relativa alla comprensione linguistica); inoltre correlò l’afasia motoria a lesioni al piede della terza circonvoluzione frontale sinistra, area di Broca, secondo la tendenza che situava le funzioni nervose in distinte zone cerebrali. Pierre Marie, invece, sosteneva l'esistenza di un solo tipo di afasia (l'afasia di Wernicke) e riteneva che una funzione complessa come il linguaggio non poteva essere controllata solo da una limitata zona corticale, ma doveva interessare anche le strutture sottocorticali. Marie utilizzò anche un nome provocatorio per uno dei suoi lavori: "Revision de la question d'aphasie: la troisième circonvolution frontale gauche ne joue aucun rôle dans la fonction du language" (la terza circonvoluzione frontale sinistra non ha alcun ruolo nella funzione del linguaggio). Tutti i suoi studi sull'afasia vennero pubblicati nella rivista "Semaine médicale", nel 1906. Generarono svariate discussioni e tre sessioni speciali della "Société française de neurologie" di Parigi.