Chociaż grała z największymi gwiazdami kina i w ciągu 6 lat wystąpiła w 17 filmach, nie została wielką gwiazdą. Reklamowano ją jako najpiękniejszą kobietę Hollywood. Po dwóch latach w MGM zaczęto jednak w nią wątpić, a po pojawieniu się w wytwórni Ingrid Bergman, która szybko stała się gwiazdą, Lamarr wycofała się z kariery aktorskiej i w 1942 roku zerwała kontrakt z MGM.

Wynalazczyni W trakcie kariery w Hollywood w wolnych chwilach zajmowała się wynalazkami, opracowała m.in. pastylkę musującą, tworzącą napój podobny do Coca-Coli i pojemnik na zużyte chusteczki przyklejony do pudełka z tymi czystymi, ale żaden z jej wynalazków nie znalazł uznania.

Gdy we wrześniu 1940 roku niemiecki okręt podwodny storpedował brytyjski statek wiozący dzieci, Lamarr i jej przyjaciel kompozytor George Antheil postanowili opracować system sterowania torpedą za pomocą fal radiowych. By uniemożliwić przeciwnikowi przejęcie kontroli nad torpedą zaproponowała, by sygnał sterujący wysyłać metodą często zmieniających się częstotliwości. W celu wprowadzenia pomysłu w życie Antheil postanowił zastosować rolki z taśmami, jakich używał do sterowania swoimi instrumentami muzycznymi.