Hun ble født i Moskva, Russian SFSR, Sovjetunionen 18. august 1921. Hun begynte å fly i en alder av 15 og i 1940 ble hun uteksaminert fra Kherson National Technical University Aviation School. Hun tok også et tilleggskurs i navigasjon.
Ved starten av andre verdenskrig søkte hun om kamptjeneste, men forespørselen hennes ble avslått fordi kvinner ikke fikk lov til å kjempe. Imidlertid fortsatte hun og Marina Raskova å sende forespørslene sine til regjeringen inntil Joseph Stalin selv beordret opprettelsen av det 586th Fighter Aviation Regiment, en all-kvinnelig jagerenhet.
Hun fortsatte med å bli jagerpilot i de sovjetiske luftstyrkene. Hun ble tildelt 586th Fighter Aviation Regiment, kommandert av Marina Raskova. Hun fløy kampoppdrag mot tyskerne i slaget ved Stalingrad og slaget ved Kursk, og ble kreditert med 12 solo-drap og 4 delte drap.
Hun ble drept 1. august 1943 etter å ha fullført sitt 180. kampoppdrag da flyet hennes ble skutt ned av luftvernbrann nær Krasnyi Luch. Hun ble posthumt tildelt tittelen Helt i Sovjetunionen.
Totalt fløy Lily rundt 265 kampoppdrag og oppnådde 16 soloseirer. Hun ble et symbol på patriotisme og mot for mange kvinner i Sovjetunionen, og historien hennes fortsetter å inspirere folk i dag.