Im Sommer 1916 kehrte Meitner desillusioniert ans Berliner Institut zurück und kämpfte darum, das alte Labor zu behalten. Sie führte eine mit Hahn begonnene Arbeit fort, während ihr Kollege nur während seiner Heimaturlaube im Institut auftauchte. Zusammen entdeckten sie kurz vor Kriegsende das langlebige radioaktive Element 91: das Protactinium.

Aufmerksam beobachtete sie nach 1918 die Lage in Deutschland. Dem Hohenzollernregime weinte Meitner keine Träne nach, sie sympathisierte mit den Mehrheitssozialisten. In den zwanziger Jahren erklomm sie dann stetig die Karriereleiter, jedoch immer einige Stufen und Jahre hinter den männlichen Kollegen zurück. Erst von 1920 an durften sich Frauen habilitieren, Meitner erhielt die Venia Legendi aufgrund ihrer bisherigen Forschungsarbeiten – 13 Jahre nach Otto Hahn. In ihrer Antrittsvorlesung 1922 sprach sie über »die Bedeutung der Radioaktivität für kosmische Prozesse« – ein Berichterstatter machte daraus, bezeichnend genug, »kosmetische Prozesse«.

In letzter Stunde entkommt sie den Nazis und flieht nach Stockholm

Wenn die zierliche Physikerin in der Öffentlichkeit auftrat, wirkte sie eher scheu, im kleinen Kreis dagegen war sie hoch konzentriert, von scharfem Verstand und sehr direkt. Dass sie auch unwirsch wirken konnte, wusste sie, weshalb sie den abwesenden Kollegen in einem Brief beruhigte: Sie habe sogar gegen unsympathische Institutsbesucher »eine geradezu Hahnsche Liebenswürdigkeit entwickelt«.

Der Arbeit widmete sie sich bedingungslos; das Institut, ihre Mitarbeiter und Doktoranden wurden zum Familienersatz. Doch sorgsam hielt sie darüber hinaus stets die Verbindung zu den Geschwistern, besonders zu ihrem Bruder Walter.

Seit 1920 leitete Meitner ihre eigene physikalische Abteilung am KWI und erforschte weiter, warum beim radioaktiven Beta-Zerfall auch Gamma-Strahlen entstehen. Neben den gleichaltrigen Kollegen fühlte sie sich gleichberechtigt; der Feminismus war ihr zunächst fremd und erschien ihr schlicht obsolet. Erst später habe sie begriffen, »wie irrtümlich diese meine Auffassung war und wie viel Dank jede in einem geistigen Gebiet tätige Frau den Frauen schuldig ist, die um die Gleichberechtigung kämpfen«.

Das Jahr 1933 wurde auch für Lise Meitner zur Katastrophe, zur Stunde null. Im September entzog man ihr die Lehrbefugnis. Doch sie blieb in Berlin, selbst noch, als der Exodus vieler Atomforscher begann. Der 55-Jährigen fehlte die Kraft, alles Erreichte hinter sich zu lassen. Außerdem war sie durch ihre österreichische Staatsbürgerschaft geschützt.