Jakie znaczenie miało wtedy centrum uniwersyteckie w Getyndze świadczy fakt, że przy jej rigorosum byli obecni dwaj laureaci Nagrody Nobla: James Franck i Adolf Otto Reinhold Windaus, a także jej promotor Max Born, nagrodzony Noblem w 1954.
Po wyjściu za mąż za Josepha Edwarda Mayera (1904–1983), amerykańskiego studenta i asystenta Francka, który następnie został prezydentem Amerykańskiego Towarzystwa Fizycznego, wyjechała w 1930 do Stanów Zjednoczonych, gdzie urodziła dwoje dzieci – Marię Ann i Petera Conrada. Maria została żoną astronoma , a Peter profesorem ekonomii.
W latach 1931–1939 wykładała bezpłatnie (w czasach światowego kryzysu gospodarczego nie było środków na jej pensje) na Johns Hopkins University, gdzie zaprzyjaźniła się z Edwardem Tellerem, a potem (1939–1946) na Columbia University. W latach 30. współpracowała ściśle z Karlem Herzfeldem. W lecie wracała do Getyngi, gdzie współpracowała z Maxem Bornem. W czasie II wojny światowej brała udział w pracy nad bombą atomową w ramach Projektu Manhattan. Od 1946 była profesorem w Institute of Nuclear Studies przy University of Chicago, gdzie pracowała z Enrico Fermim, Edward Tellerem i Haroldem Ureyem. Pracę, która przyniosła jej później Nagrodę Nobla, wykonała, gdy pracowała na część etatu w Argonne National Laboratory w okresie pobytu w Chicago.