După sancționarea legilor de la Nürnberg în 1935 și tratamentul din ce în ce mai nemilos și inuman către evrei și descendenții lor precum pierderii cetățeniei austriece din cauza conexiunii Austriei cu Germania, Otto Hahn a fost foarte îngrijorat de siguranța ei (deși Lise și-a fost mult mai puțin conștientă de pericolul iminent), temându-se că colega lui va deveni foarte curând victima ideologiei rasiale naziste, și, prin urmare, a pregătit împreună cu chimistul olandez Dirk Coster plecarea ilegală în exil care a reușit pe 13 iulie 1938. Ultima noapte înainte de plecarea ei de la Berlin a petrecut-o în casa soților Edith și Otto Hahn în Dahlem. Chimistul faimos i-a dăruit cu acest prilej un inel cu diamante foarte valoros, o moștenire de familie din partea mamei sale, pentru situații de urgență în străinătate. Peste Olanda și Danemarca a sosit în Suedia, unde a fost angajată de „Institutul Nobel”, căpătând acolo posibilitatea de a continua cercetările ei. Meitner și Hahn au rămas în corespondență. Astfel, Hahn a informat-o mai departe de progresul în cercetările lor comune. I-a scris despre procesul pe care l-a descoperit împreună cu asistentul său, Fritz Straßmann, pe baza unor metode radio-chimice extrem minuțioase, pe care le-a denumit „spargerea” nucleului ((Uraniu]]lui. Cu acest comportament a riscat, dacă ar fi fost descoperit, internarea într-un Lagăr de concentrare nazist și probabil moartea. Între timp devenită pacifistă, Meitner a refuzat cooperația oferită de americani respectiv construcției bombei atomice, rămânând în exilul suedez până în 1946.