Лилия Илиева е родена във Варна през 1991 г. От дете посещава заниманията на Детско-юношеската опера с главен художествен ръководител Ганчо Ганчев и става една от нейните постоянни солистки. Завършва Математическата гимназия във Варна и Международни икономически отношения във ВСУ „Черноризец Храбър“. 

Участва в спектаклите на танцовата формация „Арт Денс“ с ръководител Нина Козина. През 2012 г. започва обучението си в НМА „Проф. Панчо Владигеров“ със специалност „Класическо пеене“ в класа на Пламен Карталов. Завършва с бакалавърска степен през 2016 г., а година по-късно вече е дипломиран магистър по специалността. През 2017 г. записва и магистратура по педагогика. 

На професионалната сцена Лилия Илиева бързо се утвърждава като една от водещите български актриси в областта на оперетата и мюзикъла. Изявява се в Националния музикален театър „Стефан Македонски“, както и на други сцени в страната и чужбина. 

От април 2020 г. е солистка на ТМПЦ – Държавна опера Варна. На варненска сцена жъне успех в главните роли на Янка от оперетата „Българи от старо време“ и Лиза от „Графиня Марица“, както и в мюзикълите, където изпълнява ролите на Инес в „Зоро“, Рокси от „Чикаго“, Есмералда от „Парижката Света Богородица“, Алдонса от „Човекът от Ла Манча“, Нала в „Цар Лъв“, Санди от „Брилянтин“ и др. 

Лилия Илиева участва в гала концерти и други празнични изяви на Държавна опера Варна.