Lise Meitner blev født den 7. november 1878 i Wien, Østrig. Hun var det tredje af otte børn i en jødisk familie og blev optaget på universitetet i Wien i 1901, hvor hun studerede fysik under Ludwig Boltzmann. Efter at hun havde opnået sin doktorgrad i 1906, tog hun i 1907 til Berlin for at studere hos Max Planck og kemikeren Otto Hahn. Hun arbejdede sammen med Hahn i 30 år, hvor de hver især ledede en afdeling på Kaiser Wilhelm Institut for Kemi i Berlin. Hahn og Meitner arbejdede tæt sammen og studerede radioaktivitet med hendes viden inden for fysik og Meitners viden inden for kemi. I 1918 opdagede de grundstoffet protactinium.

I 1923 opdagede Meitner den strålingsløse overgang, der er kendt som Auger-effekten, og som er opkaldt efter Pierre Victor Auger, en fransk videnskabsmand, der opdagede effekten to år senere.

Når Østrig blev annekteret af Tyskland i 1938, blev Meitner tvunget til at flygte fra Tyskland til Sverige. Hun fortsatte sit arbejde på Manne Siegbahns institut i Stockholm, men med ringe støtte, til dels på grund af Siegbahns fordomme mod kvinder i videnskaben. Hahn og Meitner mødtes hemmeligt i København i november for at planlægge en ny runde af eksperimenter. De eksperimenter, der gav beviset for atomfission, blev udført i Hahns laboratorium i Berlin og offentliggjort i januar 1939. I februar 1939 offentliggjorde Meitner den fysiske forklaring på observationerne, og sammen med sin nevø, fysikeren Otto Frisch, gav hun processen navnet kernespaltning. Opdagelsen fik andre videnskabsmænd til at få Albert Einstein til at skrive et advarselsbrev til præsident Franklin D. Roosevelt, hvilket førte til Manhattan-projektet.

I 1944 fik Hahn Nobelprisen i kemi for sin forskning i fission, men Meitner blev ignoreret, bl.a. fordi Hahn nedtonede sin rolle, siden hun forlod Tyskland. Nobel-fejlen, som aldrig blev anerkendt, blev delvist rettet op i 1966, da Hahn, Meitner og Strassman fik Enrico Fermi-prisen. Under et besøg i USA i 1946 fik hun i den amerikanske presse en total berømthedsbehandling som en person, der havde “forladt Tyskland med bomben i min taske”.

Meitner trak sig tilbage til Cambridge, England, i 1960, hvor hun døde den 27. oktober. I 1992 blev grundstof 109, det tungeste kendte grundstof i universet, opkaldt Meitnerium (Mt) til hendes ære. Mange anser Lise Meitner for at være “den mest betydningsfulde kvindelige videnskabsmand i det 20. århundrede”

.