一系列不同寻常的失误、不幸和疏忽导致核裂变的发现一直推迟到二战前夕，或许因此改变了历史的进程。与其他的物理发现不同，裂变的发现完全是出人意料的。当哈恩和斯特拉斯曼发现铀元素被中子轰击后会导致钡元素的出现时，他们是如此震惊，以至于在宣布这一发现的论文中写道：“我们还没有准备好迈出如此巨大的一步，它与所有已知的核物理实验相背离”。
哈恩和斯特拉斯曼的发现刚好发生在二战爆发前9个月，一个历史命运的关键时刻。六年后，恰恰是这一来自纳粹德国的发现直接导致了核武器的诞生，从而终结了这场战争。1932年剑桥大学的查德威克发现了中子，从此开启了现代核物理实验的大门。费米很快就意识到中子是探测原子核的强有力工具。因此，费米及其团队于1934年在罗马开始了利用中子轰击原子核的实验。
对于比钍(Z=90)轻的大部分核素，实验结果是紧随中子俘获后发生β衰变过程，其净效果是靶核最终增加一个质子。费米试图通过中子轰击质子数为92的铀合成93号元素。他和同事们成功地在铀核中产生了β放射性，但是，观测到的衰变图像远远要比他们的预期复杂。他们不是记录到对应于93号元素形成的一种半衰期，而是观测到至少四种以上的半衰期。
尽管几乎无人对于费米宣称已经产生了超铀元素提出质疑，但费米观测到的所有其他半衰期仍然有待澄清。1935年，当费米及其团队放弃了铀元素方面的工作后，另外两个研究小组(巴黎的里和萨维奇以及柏林的迈特纳、哈恩和斯特拉斯曼)开始在这一领域活跃起来。随着放射化学技术的发展，两个小组都发现，受到中子辐照的铀的衰变图像变得越来越复杂，从而使得实验结果更加难以理解。到1937年，柏林的研究者分辨出至少9种半衰期。
为了解释这些衰变，他们被迫假定某些处于中间过程的核具有几个亚稳激发态。在有着犹太人血统的迈特纳被迫逃离柏林后不久，哈恩和斯特拉斯曼重新开始了他们的实验。1938年11月，他们发现了三条以前没有探测到的β衰变链。他们认为这三条衰变链可能来源于镭元素(Z=88)不同的同质异能态。然而，这一解释似乎更加难以置信。
由于分辨率迅速提高，哈恩和斯特拉斯曼得以证据确凿地显示，他们曾经认为来自镭的放射性实际上来自于化学性质相似的钡元素(Z=56)。哈恩当时就给迈特纳写信，希望她能够对上述观测到的奇异结果提供合理的物理解释。然而，迈特纳当时还无法即刻对哈恩的实验结果给予解释。哈恩和斯特拉斯曼的论文在第二个月就发表了，文章没有提到迈特纳的名字。