Hän syntyi Moskovassa, Venäjän SFNT:ssä, Neuvostoliitossa 18. elokuuta 1921. Hän aloitti lentämisen 15-vuotiaana ja valmistui vuonna 1940 Khersonin kansallisen teknisen yliopiston ilmailukoulusta. Hän suoritti myös navigoinnin lisäkurssin.
Toisen maailmansodan alkaessa hän haki taistelutyöhön, mutta hänen pyyntönsä evättiin, koska naaraat eivät saaneet taistella. Hän ja Marina Raskova lähettivät kuitenkin pyyntönsä hallitukselle, kunnes Josif Stalin itse käski perustaa 586. hävittäjälentorykmentin, joka oli vain naispuolinen hävittäjäyksikkö.
Hänestä tuli hävittäjälentäjä Neuvostoliiton ilmavoimissa. Hänet määrättiin 586. Fighter Aviation rykmenttiin, jota komensi Marina Raskova. Hän lensi taistelutehtävissä saksalaisia vastaan Stalingradin taistelussa ja Kurskin taistelussa, ja hänelle annettiin 12 tappoa yksin ja 4 jaettua tappoa.
Hän kuoli 1. elokuuta 1943 suoritettuaan 180. taistelutehtävän, kun hänen koneensa ammuttiin alas ilmatorjuntatulissa lähellä Krasnyi Luchia. Hänelle myönnettiin postuumisti Neuvostoliiton sankarin arvonimi.
Yhteensä Lily lensi noin 265 taistelutehtävää ja saavutti 16 voittoa yksin. Hänestä tuli isänmaallisuuden ja rohkeuden symboli monille naisille Neuvostoliitossa, ja hänen tarinansa innostaa ihmisiä edelleen.