È nata a Mosca, SFSR russa, Unione Sovietica il 18 agosto 1921. Ha iniziato a volare all'età di 15 anni e nel 1940 si è laureata alla Kherson National Technical University Aviation School. Ha anche seguito un corso aggiuntivo di navigazione.
Allo scoppio della seconda guerra mondiale fece domanda per il servizio di combattimento ma la sua richiesta fu respinta perché alle donne non era permesso combattere. Tuttavia, lei e Marina Raskova continuarono a inviare le loro richieste al governo finché Joseph Stalin stesso ordinò la creazione del 586° Reggimento dell'Aviazione da Caccia, un'unità di caccia tutta femminile.
Ha continuato a diventare un pilota di caccia nelle forze aeree sovietiche. Fu assegnata al 586° reggimento dell'aviazione da caccia, comandato da Marina Raskova. Ha volato in missioni di combattimento contro i tedeschi nella battaglia di Stalingrado e nella battaglia di Kursk, e le sono state attribuite 12 uccisioni in solitario e 4 uccisioni condivise.
Morì il 1° agosto 1943 dopo aver completato la sua 180esima missione di combattimento quando il suo aereo fu abbattuto dal fuoco antiaereo vicino a Krasnyi Luch. Le è stato assegnato postumo il titolo di Eroe dell'Unione Sovietica.
In totale, Lily ha volato in circa 265 missioni di combattimento e ha ottenuto 16 vittorie in solitaria. Divenne un simbolo di patriottismo e coraggio per molte donne nell'Unione Sovietica e la sua storia continua a ispirare le persone oggi.