В 1918 году она стала первой женщиной-профессором Женевского университета. С 1917 г. и до 1925 г. Лина Штерн в ранге профессора заведовала кафедрой физиологической химии этого университета.
Ко времени своего переезда в Советский Союз в 1925 году Штерн была уже известным ученым. Ее делегировали в Стокгольм на XII Международный физиологический конгресс. Здесь она выступила с инициативой провести следующий конгресс в СССР. В 1926—1928 гг. – она заведующая отделом биохимии Института инфекционных болезней им. И. И. Мечникова; В 1929 г. основала в Москве Физиологический институт Наркомпроса и Наркомздрава. Институт вошел в состав АН СССР и она возглавляла его вплоть до 1948 г., когда он был ликвидирован. В 1939 г. ее избрали действительным членом Академии наук и она стала первой женщиной в СССР в этом звании.
В 1934 г. в ознаменование 30-летия научно-педагогической и общественной деятельности ей присваивается звание заслуженного деятеля науки и делается небывалый по тем временам подарок – автомобиль. 1 июня 1935 г. Штерн утверждена в ученой степени доктора биологических наук без защиты диссертации. За один только 1935 год было опубликовано 45 ее научных работ. В 1943 году её наградили Сталинской премией. В 1944 г. она была избрана действительным членом АМН СССР. Во время ВОВ Лина Соломоновна Штерн была членом президиума Еврейского Антифашистского Комитета Этот Комитет возник в 1941 году, когда СССР необходима была финансовая помощь союзников.
Завершилась Великая Отечественная война, отпала необходимость в Еврейском антифашистском комитете, и началась борьба с «безродными космополитами». И вот 20 ноября 1948 года в протоколе заседания Политбюро появился пункт №81 «О еврейском антифашистском комитете», в котором говорилось: «Комитет немедленно распустить, органы печати этого комитета закрыть, дела комитета забрать».
Лину Соломоновну Штерн арестовали в январе 1949года, и до июля 1952 года она находилась в одиночной камере тюрьмы без суда и следствия. На допросах Л. С. Штерн следователи Рассыпленский, Комаров и Рюмин требовали оговорить друзей и знакомых, в том числе П. С. Жемчужину, жену В. М. Молотова.