Тя е родена в Москва, Руска СФСР, Съветски съюз на 18 август 1921 г. Започва да лети на 15-годишна възраст и през 1940 г. завършва авиационно училище в Херсонския национален технически университет. Взела е и допълнителен курс по навигация.
В началото на Втората световна война тя кандидатства за бойно дежурство, но молбата й е отхвърлена, тъй като жените нямат право да се бият. Въпреки това тя и Марина Раскова продължават да изпращат молбите си до правителството, докато самият Йосиф Сталин не нарежда създаването на 586-ти изтребителен авиационен полк, изцяло женска изтребителна част.
Тя става пилот на изтребител в съветските военновъздушни сили. Тя е назначена в 586-и изтребителен авиационен полк с командир Марина Раскова. Тя е летяла на бойни мисии срещу германците в битката при Сталинград и битката при Курск и ѝ се приписват 12 самостоятелни убийства и 4 общи убийства.
Тя е убита на 1 август 1943 г. след изпълнение на 180-ата си бойна мисия, когато самолетът й е свален от противовъздушен огън близо до Красни Луч. Посмъртно е удостоена със званието Герой на Съветския съюз.
Общо Лили изпълни около 265 бойни мисии и постигна 16 самостоятелни победи. Тя стана символ на патриотизъм и смелост за много жени в Съветския съюз и нейната история продължава да вдъхновява хората днес.