Vīnes šaha meistara un jurista Filipa Meitnera meita. 1905. gadā absolvējusi Vīnes Universitāti, pēc diviem gadiem uzsākusi zinātnisko darbu kopā ar vācu ķīmiķi Oto Hānu.[1] Meitnere no 1917. līdz 1938. gadam ir strādājusi Ķeizara Vilhelma Ķīmijas institūtā, no 1926. līdz 1938. gadam — Berlīnes Universitātē.[1] 1938. gadā emigrējusi uz Zviedriju, kur līdz 1946. gadam bija Nobela Fizikālās ķīmijas institūta un no 1947. līdz 1960. gadam — Karaliskā tehnoloģiju institūta darbiniece.[1] 1960. gadā pārcēlusies uz dzīvi Anglijā, kur arī 1968. gadā mirusi.
Sarakstījusi vairākus zinātniskos darbus kodolfizikā. 1918. gadā Meitnere atklāja protaktīniju, kā arī vairākus citus radioaktīvos izotopus.[1] 1939. gadā kopā ar Oto Robertu Frišu (Otto Robert Frisch) ieviesusi kodolu dalīšanās terminu pēc Hāna un Friča Strāsmana (Fritz Strassmann) veiktās urāna kodolu bombardēšanas ar neitroniem rezultātiem.[1]