弗里施一起对这一惊人的实验结果作出了理论解释，并发表在1939年1月出版的《自然》杂志上。
在这篇文章中，她提出了一个物理学上的新概念——核裂变。莉泽是最早提出“裂变”这一词的人。在莉泽提出的理论中，裂变后的原子核总质量比裂变前的铀原子核质量小，这其中的质量差转换成了能量。她利用爱因斯坦的质能方程计算出裂变过程中每个原子核释放2亿电子伏特的能量，这一研究成果奠定了原子弹和原子能研究的基础。也因为这一研究成果，莉泽被称为“原子弹之母”。
尽管被欧洲人称为“原子弹之母”，莉泽却从未参加过原子弹的研制工作。她多次拒绝了美国曼哈顿计划（Manhattan Project）的邀请，二战期间，她一直留在瑞典。在1944年之后，她曾三次获诺奖提名，但都很遗憾没能获奖。从1947年开始，莉泽在瑞典皇家工学院领导物理学组的研究工作，并陆续在美国的一些大学担任客座教授。也是在1947年，莉泽获得了维也纳科学荣誉奖，并当选为奥地利科学院第一位女院士。
在二战期间，哈恩将莉泽的成果归于自己名下，声称是对她的保护。然而纳粹倒台后，哈恩依然继续霸占着莉泽的研究成果。尽管玻尔、斯特拉斯曼等物理学家均对莉泽的研究成果予以肯定，哈恩依然不愿将属于莉泽的研究成果归还给她。莉泽对此非常失望，最终共事十余年的两人彻底断绝了来往。莉泽终身未婚，没有子女，这似乎源于她对物理学的无限热爱，也许更因为当时欧美的女性地位：虽然两次世界大战期间，涌现出一批职业女性，但她们绝大多数是单身女性。在人们的普遍观念中，女性如果结婚，就必须全身心投入到家庭生活中，做家庭主妇，相夫教子，即使是总统的夫人也不能免俗。而莉泽曾说过：“我爱物理，我很难想象我的生活中没有物理会怎样。这是一种非常亲密的爱，就好像爱一个对我帮助很多的人一样。”晚年的莉泽·迈特纳与侄子一家住在英国剑桥，并一直积极争取和平利用核裂变。
1966年以后，在原子物理领域工作了60年的迈特纳，真正受到了世界的关注。她曾在联合国原子能委员会任职，并获得了无数的荣誉奖章。在瑞典，她还帮助建设了第一批和平时期的核反应堆。一直关注莉泽·迈特纳的爱因斯坦，称她为“德国的玛丽·居里（Marie Curie）”。
1968年10月27日，莉泽·迈特纳去世。她的墓碑上刻着“一位从未失去人性的物理学家（A phys
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