Jako chemik analityk uczestniczył w badaniach Otto Hahna i Lisy Meitner nad produktami bombardowania uranu neutronami. W grudniu 1938 roku, współpracując z Hahnem, odkrył wywoływane przez neutrony rozszczepienie jądra uranu. Straßmann studiował także metody określania wieku geologicznego skał z wykorzystaniem rozpadu promieniotwórczego pierwiastków chemicznych.
W roku 1946 został profesorem chemii nieorganicznej na Uniwersytecie Jana Gutenberga w Moguncji, a w roku 1948 – dyrektorem założonego wówczas Instytutu Chemicznego, działającego w ramach Towarzystwa Maxa Plancka. Później utworzył działający do dzisiaj Instytut Chemii Jądrowej Maxa Plancka w Moguncji.
W roku 1957 przyłączył się do manifestu grupy Göttinger 18, która sprzeciwiała się pomysłowi rządu Adenauera, by wyposażyć armię Republiki Federalnej Niemiec w broń jądrową.
Nagrody i wyróżnienia Gdy w roku 1944 Otto Hahn otrzymał Nagrodę Nobla za prace nad rozszczepieniem jądra atomowego, pominięto wkład w to odkrycie, jaki wnieśli Straßmann, Lisa Meitner i Otto Frisch.