Лина Штерн родилась 26 июля 1878 года в Курляндском герцогстве. Семья была зажиточной. Семейный бюджет позволял оплачивать любое обучение детей. Стремление Лины к наукам отец поддерживал. Лина хотела поступить на медицинский факультет Московского университета, но в учебное заведение зачисляли только юношей. Для девушек были предназначены другие университеты. Но еврейское происхождение закрывало Лине дорогу и в них.
В 1900 году Лина уезжает в Швейцарию и поступает в Женевский университет. Лина была исключительно способной ученицей. Она стала лучшей из лучших на медицинском факультете. Лина осваивала новые знания, пытливо трудилась в лабораториях.
Сразу после блестящего завершения университета Лину пригласил к себе на кафедру ассистентом Жан-Луи Прево. Это были первые шаги Лины к главным своим открытиям. Она написала десятки статей на малоизученные темы, плотно занималась вопросами клеточного дыхания, работала с катализаторами, изучая жидкости в тканях различных клеток.
Вскоре Лина занялась темой, над которой до нее работали большие ученые. Еще в конце 19 века Пауль Эрлих, во время опытов над крысами, увидел, что введенный в вену краситель окрашивает все ткани, кроме мозга. Также после экспериментов с инъекцией токсина прямо в белое вещество выявили, что нейротоксическая кома развивалась мгновенно. Возник термин Blut-Hirn-Schranke, что означает «перегородка между кровью и мозгом». Но не было финализированной концепции этого научного факта.
И тогда Лина провела решающий эксперимент. Она разработала новую методику по введению веществ прямо в четвертый желудочек мозга крыс. Животные при этом оставались живыми и можно было наблюдать за диффузией вещества. В 1918 году вышла статья о результатах экспериментов. А в 1921 году Лина выступила в Женевском медицинском обществе, где впервые прозвучал термин «гемато-энцефалический барьер».
Безусловно у успешной женщины-ученого были завистники. Лине постоянно приходилось отстаивать свои права на звание экстраординарного профессора. Последней каплей в терпении Лины стал отказ в назначении ее на должность штатного профессора. После этого инцидента Лина принимает предложение своего близкого друга и основателя русской школы биохимии Алексея Баха вернуться в СССР.
По возвращению Лина заступает на пост заведующей отделом биохимии Института инфекционных болезней им. И.И. Мечникова и профессором второго Медицинского института. Уже через два года Лина Штерн возглавила исследовательский Институт физиологии. В Институте охраны материнства и младенчества Лина создала отдел возрастной физиологии.
В 1938 году Лина становится первой женщиной-членом Академии наук СССР. В 1942 году Лина Штерн получает Сталинскую премию, орден Красной Звезды и Трудового Красного знамени.
Во время Великой Отечественной войны Штерн лечила туберкулезный менингит вывезенным из Америки стрептомицином и тем самым спасла тысячи жизней.
Но в январе 1949 года сотрудники НКВД пришли за Линой Штерн. На тот момент ученой было уже за семьдесят. Лину арестовали и сначала приговорили к расстрелу, но затем его заменили на ссылку в Казахстан. После ссылки в 1953 году Лина вернулась в Москву и приступила к прерванным исследованиям.
Женщина удивительной и сложной судьбы Лина Штерн скончалась в 1968 году в возрасте 90 лет.