1921. augusztus 18-án született Moszkvában, az Orosz SFSR-ben, a Szovjetunióban. 15 évesen kezdett el repülni, és 1940-ben diplomázott a Kherson Nemzeti Műszaki Egyetem Repülőiskolájában. Ezenkívül részt vett egy további navigációs tanfolyamon is.
A második világháború kezdetén harci szolgálatra jelentkezett, de kérését elutasították, mert a nőstények nem harcolhattak. Azonban ő és Marina Raskova folyamatosan küldték kéréseiket a kormánynak, amíg maga Joszif Sztálin el nem rendelte az 586. vadászrepülőezred létrehozását, amely egy kizárólag nőkből álló vadászegység.
Ezután vadászpilóta lett a szovjet légierőnél. Az 586. vadászrepülőezredhez rendelték, melynek parancsnoka Marina Raskova volt. Harci küldetéseket teljesített a németek ellen a sztálingrádi csatában és a kurszki csatában, és 12 egyéni és 4 megosztott ölést kapott.
1943. augusztus 1-jén halt meg, miután végrehajtotta 180. harci küldetését, amikor repülőjét Krasznyi Lucs közelében légvédelmi tűz lőtte le. Posztumusz megkapta a Szovjetunió hőse címet.
Lily összesen 265 harci küldetést repült és 16 egyéni győzelmet aratott. Sok nő számára a hazaszeretet és a bátorság szimbólumává vált a Szovjetunióban, és története ma is inspirálja az embereket.