Лина Соломоновна Штерн родилась 26 июля 1878 г. в Либаве (сейчас Латвия). Семья была обеспеченной: отец занимался коммерцией и был очень развитым человеком, мать занималась воспитанием семерых детей. Родители сразу заметили тягу Лины к знаниям и поощряли ее: с 1888 по 1895 она училась в прекрасной гимназии, на немецком языке, планировала стать врачом. Увы, когда она попыталась поступить на медицинский факультет Московского университета, ей отказали, из-за ее неправославного вероисповедания. Лина уезжает в Женеву и поступает там в университет.
Она начинает изучать физиологию. Лину Штерн притягивало все непонятное и неизученное. В 1903 году она отлично защищает диплом, получает за него университетскую премию и продолжает работу на кафедре. В те годы ученые только начинали задумываться о химических процессах, происходящих в клетках, Лина Штерн сразу врывается в эту область: она создает новые способы изучения дыхания в клетках, изучает биологическое окисление, анализирует жидкости в тканях и клетках и влияние на них катализаторов. В 1906 году, когда Лина Штерн только начинает преподавать и читать лекции, ее предмет назывался физиологической химией: теперь мы знаем его как биохимия.
В 1913 году она выступает с докладом “Значение оксидов в механизме тканевого дыхания”, который был крайне высоко оценен: он открывал принципиально новые пути исследований. Она закладывает начало изучения цикла трикарбоновых кислот – он будет окончательно открыт почти через 20 лет, Хансом Кребсом (от кого и получил свое название). В 1917 году она становится профессором – первой женщиной-профессором в Женевском университете и одной из немногих в Европе. 1917 год ознаменовался также и революцией в России. Лина Штерн очень сочувственно приняла ее: еще в студенческие годы она дружила с политическими эмигрантами, в частности с Алексеем Николаевичем Бахом – основателем русской биохимической школы – и Георгием Валентиновичем Плехановым, философом и теоретиком марксизма. После революции многие из ее друзей вернулись на родину.
К 1918 году круг научных интересов Штерн все больше расширялся: она заинтересовалась влиянием различных веществ на головной мозг. Первые мысли о существовании некоторого барьера, между мозгом и кровеносной системой, возникли у нее тогда же. Лина Соломоновна хотела дальше изучать это явление, но у Женевского института просто не было достаточно ресурсов и людей. В 1924 году А.Н.Бах присылает ей приглашение возглавить кафедру физиологии во втором медицинском университете в Москве. Она соглашается.
Лина Штерн к тому времени была обеспеченным человеком и известнейшим ученым в Европе: множество публикаций, консультаций, контракты с фармакологическими фирмами. Но она писала: «Здесь (в Швейцарии) и без меня всё хорошо. А СССР – разоренная страна со множеством больных. Значит, родина во мне нуждается». Она практически полностью вкладывает свои накопления в обустройство института, становится директором Института физиологии Академии Наук СССР, возглавляет отдел биохимии Института инфекционных болезней имени И.И.Мечникова, создает отдел возрастной физиологии в Институте охраны материнства и младенчества. Она вступает в коммунистическую партию и становится полностью верна ее идеалам. В 1933 году ей присуждают степень доктора наук, в 1939 становится действительным членом Академии Наук СССР, первая женщина в Академии. Во время войны Лина Штерн разрабатывает метод борьбы с травматическим шоком у солдат: введение в цистерну головного мозга фосфорнокислого калия. Достаточно быстро она официально утверждает этот метод и советские хирурги в полевых госпиталях начинают его использовать.
В 1943 году она получает Сталинскую премию – за исследование гемато-энцефалического барьера, работу, которую она вела еще в Женеве. Она тогда исследовала особый механизм, который бы ограждал нервную систему от вредных внешних воздействий. Еще в 1918 году она сообщила о наличии защитного барьера между мозгом и кровяным руслом, а затем в 1921 году ей и ее студентам удалось с помощью тончайшей канюли ввести в мозг яд кураре и наблюдать его диффузию. Открытие гемато-энцефалического барьера стало ключевым событием в фармакокинетике и физиологии.
После окончания войны Лина Штерн сосредоточилась на поисках пути вмешательства в среду головного мозга, для лечения заболеваний. Первый значимый результат был получен в 1946 году – в спинномозговую жидкость детей вводили стрептомицин и в 70% случаев наблюдали их излечение от туберкулезного менингита. Это был невероятный успех, ранее это заболевание считалось смертельным. Также Лина Штерн разработала сыворотки для борьбы с туберкулезом, энцефалитом и столбняком.
Война закончилась и с новой силой возобновились репрессии. К Лине Соломоновне вначале меняется отношение, ее уже не выпускают за границу и не допускают к печати в иностранных журналах, ее отношения с западными коллегами тоже стараются прекратить. Ее гениальный метод противошоковой терапии внезапно объявляют бесполезным и вредным, а затем и ее саму называют шпионкой и иностранным агентом. В 1949 году Лину Штерн арестовывают и отправляют в тюрьму, на Лубянку. Ей было 74 года. В заключении, без суда, но с постоянными допросами, она пробыла 3 года и 8 месяцев. Она вспоминала, что следователь говорил с ней на таком языке, который она, свободно говорящая на 14 европейских, так и не смогла освоить. Он часто называл ее “б..дью”, а она думала, что это другое название для шпионки. В тюрьме академик продолжала работать и создала гениальный трактат “О раке” – где выдвинула предположения по его диагностике и лечению. Лина Штерн была приговорена к расстрелу, как и 14 ее коллег. Ей единственной в последний момент изменили меру наказания и на пять лет сослали в Джанбул.
В 1953 году умер Сталин и Лине Соломоновне разрешают вернуться в Москву. Она возвращается к работе в институте, исследует физиологию барьеров и их функции. В 1960 году Женевский университет присуждает ей степень доктора наук.
7 марта 1968 года Лина Соломоновна Штерн умерла, ей было 90 лет. Она похоронена на Новодевичьем кладбище.