Lise Meitner 7 Kasım 1878’de Avusturya’nın Viyana kentinde dünyaya geldi. Bir Yahudi ailenin sekiz çocuğunun üçüncü olarak doğdu. 1901’de Viyana Üniversitesi’ne girdi ve Ludwig Boltzmann bünyesinde fizik okudu. Viyana Üniversitesi tarihindeki ikinci kadın olarak, fizik dalında doktora yaptı ve böylece kadınlara “önerilen” çocuk, mutfak, kilise yolundan açıkça ayrıldı. Deneysel fizik hayatının merkezi haline geldi. 1906’da doktorasını kazandıktan sonra Max Planck ve kimyager Otto Hahn‘la çalışmak üzere 1907’de Berlin’e gitti. 1922’de Berlin Üniversitesinde ders verme hakkı verildi. Hahn’la 30 yıl birlikte çalıştı. Hahn ve Meitner, fizik, kimya ve radyoaktivite üzerine işbirliği yapıyorlardı. 1918’de protaktinyum elementini keşfettiler.

Meitner, 1923 yılında Auger etkisi olarak bilinen ve iki yıl sonra Pierre Victor Auger tarafından keşfedilen radyasyonsuz geçişi keşfetti.1926’da Otto Hahn’ın da çalıştığı Kayzer Wilhelm Kimya Enstitüsünün (Berlin-Dahlem) fiziksel-radyoaktif bölümünün başına atandı. 

Avusturya, 1938’de Almanya tarafından işgal edildikten sonra, Meitner Almanya’dan İsveç’e kaçmak zorunda kaldı. Manne Siegbahn’ın Stockholm’daki enstitüsünde çalışmaya devam etti, ancak kısmen Siegbahn’ın bilimdeki kadınlara karşı ön yargısı nedeniyle az desteği vardı. 1938 yılında Otto Hahn ona “patlama” adını verdiği bir keşfi bildirdi; ancak süreci tam olarak açıklayamıyordu. Lise Meitner ve yeğeni Otto Robert Frisch kısa bir süre sonra patlamanın nükleer fizyon olduğunu buldular. Ancak Meitner, ABD’deki atom bombasının yapımını mümkün kılacağı düşüncesiyle ABD’ye gidip çalışmalara katılmayı reddetti. Stockholm’de kaldı.  

Nobel Kimya Ödülü komitesi, 1944 yılında Lise Meitner'in oynadığı rolü göz ardı ederek, fizyonu keşfetmesinden dolayı ödülü Otto Hahn'a verdi. Meitner hem kaçması gerektiği hem de atom bombası yapılmasına karşı olduğu için çalışmalara katılmaması nedeniyle ödüle ‘layık’ görülmemişti. Otto Hahn ise bu yanlışlıktan ve Meitner'in katkılarından hiç bahsetmedi. Hahn'ın bu sessizliği Meitner'i çok etkiledi ve bir daha ortak çalışma yürütmediler.

Nobel ödülünü alamamış olsa da başka birçok ödül aldı. Bunların içinde en önemlileri, 1949 yılında Almanya’da aldığı Max Planck Ödülü ve 1966 yılında ABD Atom Enerjisi Komisyonunun verdiği Enrico Fermi Ödülü’dür. Fermi ödülünü alan ilk kadın olarak tarihe geçti. Nobel’de yapılan hata, 1966’da Hahn, Meitner ve Strassman’a Enrico Fermi Ödülü verilerek ‘kısmen’ telafi edildi.

Meitner, 1960’da Cambridge’e yerleşti ve 27 Ekim 1968'de 90 yaşında yaşama veda etti. 1992’de, evrendeki en ağır bilinen element 109’a Meitnerium (Mt) adı verildi. Birçok kimse Lise Meitner’i 20. yüzyılın en önemli bilim insanı olarak görüyor.