Лилия Олимпиевна Гриценко родилась 11 (24) декабря 1917 года в
Горловке
Донецкой области (Украина) в семье железнодорожника. Она была вторым ребёнком в семье, пятью годами ранее родился её брат
Николай
, впоследствии известный актёр, народный артист СССР. В 1925 году семья переехала на станцию
Ясиноватая
, а в 1930 году — в
Макеевку
. В Макеевке Лилия Гриценко занималась в самодеятельности, делая большие успехи в области вокала. В 1935 году она приняла участие во Всесоюзной олимпиаде художественной самодеятельности сначала в Сталино (ныне
Донецк
), а затем в Днепропетровске (ныне
Днепр
), где заняла первое место. После этого её пригласили в Москву в оперную студию при
Большом театре
СССР, где она училась в классе
Е. К. Катульской
.
В 1937 году Лилия перешла в оперно-драматическую студию имени Станиславского (класс
А. В. Неждановой
), которую окончила в 1941 году. В том же году сыграла свою первую главную драматическую роль — Нины Арбениной в спектакле «
Маскарад
» по пьесе
М. Ю. Лермонтова
. Спектакль был поставлен молодым режиссёром
Борисом Равенских
, вскоре ставшим её мужем. После окончания учёбы вошла в труппу студии (с 1948 года — театр, ныне
Электротеатр Станиславский
), где служила до 1957 года. Была ведущей актрисой театра, исполняя главные роли во многих спектаклях, в особенности в постановках
Б. И. Равенских
и
М. М. Яншина
.
В 1958—1960 годах состояла в штате Всесоюзного гастрольно-концертного объединения. В 1960 году стала актрисой
Московского драматического театра имени Пушкина
, в котором проработала до выхода на пенсию.
Дебют в кинематографе состоялся в 1944 году, когда Лилия Гриценко исполнила роль Оксаны в экранизации оперы
Чайковского
«
Черевички
». Затем, в 1950 году она получила главную роль в фильме
Александра Довженко
«
Прощай, Америка!
», где снималась вместе с братом. Но в середине съёмочного процесса работа над фильмом была прекращена, и он так и не вышел на экраны. Звёздной ролью Лилии Гриценко стала роль Натальи Сергеевны в комедии
Михаила Калатозова
«
Верные друзья
». Всего снялась более чем в 40 фильмах, участвовала в озвучивании мультфильмов и радиопередач. Лилия Гриценко много выступала как профессиональная певица (
лирическое сопрано
) с программами русской классики, романсов и произведений современных авторов. Ей принадлежит немалая заслуга в возрождении на эстраде старинного романса.