Era tenace, intraprendente e brillante e alcuni scienziati intorno a lei se ne resero presto conto. Tra questi Max Planck, illustre fisico dell’epoca e premio Nobel del 1918, che accettò Lise alle sue lezioni, seppur donna, e ne fece la sua assistente all’Università di Berlino. In quello stesso laboratorio iniziò la collaborazione con Otto Hahn. Insieme, iniziarono a studiare le sostanze radioattive presso il Kaiser Wilhelm Institut: per 4 anni Lise venne registrata come “ospite di laboratorio”, perché l’amministrazione non voleva che le donne percepissero uno stipendio come ricercatrici. Non si fece scoraggiare da questi avvenimenti.
Allo scoppio della Prima guerra mondiale lavorò volontaria come tecnico dei raggi X per l’esercito austriaco fino alla fine del conflitto (una curiosità: sul fronte opposto, a svolgere la stessa mansione, c’era Marie Curie).
Gli anni Venti furono uno dei periodi più floridi della carriera di Leitner: nel 1918 scoprì con Hahn il protoattinio, novantesimo elemento della tavola periodica, lavorò alla costruzione di un acceleratore di particelle e riuscì a misurare la massa del neutrone!
Il suo nome era sempre più conosciuto all’interno della comunità scientifica, che ascoltava con interesse le sue lezioni durante le numerose conferenze Solvay a cui venne invitata. In una di queste occasioni Einstein la definì “la nostra Madame Curie”.

Grazie ai risultati raggiunti e alla sua perseveranza, ottenne – la prima volta per una donna nella storia in Germania – la cattedra di Chimica all’Università di Berlino. Poté così godere di uno stipendio che le permise di essere finalmente indipendente. Ma durò poco: la Germania di Hitler imponeva sempre maggiori restrizioni per le donne e per gli ebrei e Meitner apparteneva a entrambe le categorie. Le venne revocata l’autorizzazione all’insegnamento e i titoli che aveva conseguito fino ad allora. Al Kaiser Institut, colleghi e collaboratori finsero da un momento all’altro di non sapere chi fosse, isolandola.

Accettò così l’invito del nipote Otto Frisch a proseguire i suoi studi a Copenaghen. Da quel momento iniziò un fitto scambio epistolare con Hahn, fatto di consigli, opinioni ed esperimenti, che oggi costituiscono un’importante prova del genio di Lise.
In una lettera del 19 dicembre 1938 il fisico le raccontò che non riusciva a capire perché i frammenti ottenuti dalla fissione dell’uranio presentassero una massa minore rispetto al nucleo di partenza e le chiese aiuto. Meitner, in poco tempo, arrivò alla soluzione: la diminuzione della massa era interpretabile attraverso la teoria della relatività di Einstein (E=mc²). Era così spiegata la fissione nucleare, cioè il processo per cui un nucleo di uranio, bombardato con un neutrone, si scinde in due elementi più leggeri liberando un’enorme quantità di energia.

Nel 1944 Otto Hahn ricevette il premio Nobel per questa scoperta, diventando il padre dell’era atomica ma a Meitner non fu mai riconosciuto il merito che le spettava.
Non rivendicò mai il suo ruolo decisivo nella scoperta: resta dunque uno degli esempi più lampanti di quanto le donne abbiano dovuto lottare per conquistare un posto di primo piano nella comunità scientifica e nella storia delle scoperte che hanno dato un contributo essenziale al progresso: solo post mortem, nel 1992, l’elemento 109 della tavola periodica fu chiamato Meitnerium, in suo onore.