Sie studierte Naturwissenschaften und promovierte 1906. Ein Jahr später hörte sie in Berlin bei Max Planck Vorlesungen. Sie blieb in Berlin und arbeitete die nächsten 30 Jahre mit Otto Hahn zusammen. 1912-1938 war sie am Kaiser-Wilhelm-Institut für Chemie angestellt; 1922 wurde sie Privatdozentin, 1926 Professorin für Physik an der Berliner Universität. 1933 wurde ihr aus rassischen Gründen die Lehrbefugnis entzogen. Sie emigrierte 1938 nach Dänemark, später nach Schweden, erhielt 1947 eine Professur an der Technischen Hochschule Stockholm und wurde Abteilungsleiterin an der Ingenieurwissenschaftlichen Akademie. Ihre Hauptarbeitsgebiete waren Kernphysik und Radioaktivität. 1939 lieferte sie in Zusammenarbeit mit O. R. Frisch eine erste theoretische Erklärung der Kernspaltung. Lise Meitner erhielt 1949 die Max-Planck-Medaille und 1966 den Enrico-Fermi-Preis.