Lillian é formada pela Universidade de São Paulo, e já trabalhou nos jornais Folha de S. Paulo, Gazeta Mercantil e Jornal do Brasil.

Iniciou a carreira televisiva na Rede Bandeirantes, como comentarista econômica. No fim dos anos 80 passou a apresentar um programa de economia na Rede Globo: o Globo Economia. Entre 1989 e 1990 foi comentarista do Jornal Hoje, do Jornal Nacional e do Jornal da Globo. Participou, a essa época, de um projeto de regionalização do Jornal da Globo (Lillian apresentaria uma edição paulista desse telejornal juntamente com William Bonner), que acabou não se concretizando.
Em 1990, numa entrevista no anúncio do Plano Collor, Lillian e a então Ministra Zélia Cardoso de Mello discutiram ao vivo. Lillian alegou, anos depois, que Zélia não queria responder às suas perguntas acerca do confisco, e que esse é um dos motivos da famosa discussão.

Entre 1991 e 1993 trabalhou no SBT, onde apresentou o primeiro Jornal do SBT. Em 1993 voltou para a Rede Globo e passou a ancorar o Jornal da Globo, cuja produção fora transferida para São Paulo. Com a reformulação do jornalismo da emissora a partir de 1996 - comandada por Evandro Carlos de Andrade - assume a apresentação do Jornal Nacional com William Bonner. Em 1998 reassume o Jornal da Globo, telejornal que apresentaria até 2000.

A partir de 2000, deixou a televisão e passou a ancorar noticiários na internet. Apresentou o Jornal da Lílian no portal Terra.Em 2005 voltou à televisão, sendo contratada pela Rede 21 para apresentar o Jornal 21, que acabou precocemente logo após sua estreia. Na mesma época, também trabalhou como comentarista de economia da Rádio Bandeirantes.

Por dois anos, entre setembro de 2004 e setembro de 2006, foi âncora do UOL News, do portal UOL. No dia 4 de setembro de 2006, ela encaminhou um e-mail de despedida aos colegas de trabalho. Procurada pelo portal Imprensa, a jornalista confirmou a informação, mas não citou o motivo da saída.

Assumiu a apresentação do programa Roda Viva, da TV Cultura, a partir de junho de 2008, mas saiu em fevereiro de 2009.

Hoje, publica diariamente análises políticas e econômicas das notícias mais importantes do momento em site próprio.

Mãe de dois filhos, Lillian é casada desde 1979 com o jornalista Alexandre Gambirasio.