Narodila se v Moskvě, Ruské SFSR, Sovětský svaz 18. srpna 1921. Létat začala v 15 letech a v roce 1940 absolvovala leteckou školu Chersonské národní technické univerzity. Absolvovala také doplňkový kurz navigace.
Na začátku druhé světové války požádala o bojovou službu, ale její žádost byla zamítnuta, protože ženy nesměly bojovat. Ona a Marina Rasková však stále posílaly své žádosti vládě, dokud sám Josif Stalin nenařídil vytvoření 586. stíhacího leteckého pluku, čistě ženské stíhací jednotky.
Stala se stíhací pilotkou v sovětských vzdušných silách. Byla přidělena k 586. stíhacímu leteckému pluku, kterému velela Marina Rašková. Létala na bojové mise proti Němcům v bitvě u Stalingradu a bitvě u Kurska a bylo jí připsáno 12 samostatných sestřelů a 4 sdílené sestřely.
Zahynula 1. srpna 1943 po dokončení své 180. bojové mise, když byl její letoun sestřelen protiletadlovou palbou u Krasnyi Luch. Posmrtně jí byl udělen titul Hrdina Sovětského svazu.
Celkem Lily odlétala kolem 265 bojových misí a dosáhla 16 samostatných vítězství. Stala se symbolem vlastenectví a odvahy pro mnoho žen v Sovětském svazu a její příběh dodnes inspiruje lidi.