Efter et år med Plancks foredrag blev Meitner Plancks assistent. I de første år arbejdede hun sammen med kemikeren Otto Hahn, og sammen med ham opdagede hun flere nye isotoper. I 1909 præsenterede hun to artikler om beta-stråling. Hun opdagede og udviklede også sammen med Otto Hahn en fysisk separationsmetode kendt som radioaktiv tilbagekobling, hvor en datterkern med magt udstødes fra sin matrix, da den tilbagekobles i forfaldet.
Otto Hahn