Zajedno sa Fritzem Strassmanom otkrio je 1939. cijepanje jezgre atoma urana pomoću neutrona, čime je otvorio eru atomskih reaktora, koji rade na osnovi te nuklearne reakcije. Iako "otac atomske bombe", Hahn je protivnik atomskog naoružanja. Godine 1944. dobio je Nobelovu nagradu za hemiju.