Лили Хлоя Нинетт Томсон ролилась 5 апреля 1989 года в городке Эшер, графство Суррей, Англия. Девочка с ранних лет демонстрировала творческие наклонности и немалый артистизм. Видя это, родители отдали дочь в школу искусств в Тринге, графство Хартфордшир.
По ее окончании Лили Джеймс отправилась в Лондон, где обучалась в знаменитой Гилдхоллской школе музыки и театра. В 2010 году, получив диплом Гилдхолла, Лили начала делать первые шаги в карьере.
Творческая биография Лили Джеймс, такой сценический псевдоним взяла британка, началась из небольшой сериальной роли. Молодая актриса появилась в нескольких эпизодах семейной мелодрамы «Просто Уильям». В следующем, 2011 году она снова сыграла в сериале. Теперь Лили доверили роль посущественней: она сыграла в 8-ми эпизодах ленты «Тайный дневник девушки по вызову».
Одновременно с работой на съемочной площадке юная артистка пробовала силы на сцене. Периодически Лили Джеймс выступает на подмостках разных лондонских театров. В Ричмонде, на сцене «Orange Tree» она блестяще сыграла в двух спектаклях Мартина Кримпа. А в шекспировской пьесе режиссера Даниэля Эванса она появилась в образе Дездемоны. Свидетельством высокого актерского мастерства Лили становится приглашение артистки на сцену легендарного театра «Young Vic».
Успех и популярность пришли к актрисе после выхода на экраны мега-популярного сериала «Аббатство Даунтон». У Лили здесь оказалась довольно заметная, хотя и не главная роль: она перевоплотилась в обаятельную леди Роуз МакКлер. Поначалу ее героиня была взбалмошной и совершала опрометчивые поступки, но к концу сериала превратилась в настоящую леди.
На еще большую высоту актрису вынесло участие в боевике с элементами фэнтези «Гнев титанов». Этот крупномасштабный проект Джонатана Либесмана, где Лили Джеймс сыграла Коррину, окончательно утвердил артистку на звездном пьедестале. Год 2012-ый был очень плодотворным для актрисы. Она появилась сразу в нескольких проектах. Фильмы «Сломленные» и «Быстрые девушки» имели немалый успех у критиков и зрителей.
В марте 2015 года на британские экраны вышла киносказка «Золушка», снятая знаменитым режиссером Кеннетом Брана, где главную героиню блестяще сыграла Лили. В этой экранизированной сказке снялись такие мэтры британского кинематографа, как Кейт Бланшетт, Хелена Бонэм Картер и Ричард Мэдден. Не мудрено, что проект имел ошеломительный успех.
В 2016 году телезрители России получили замечательную возможность посмотреть еще одну экранизацию великого романа Льва Толстого «Война и мир». Восьмисерийный проект Тома Харпера снимался в нескольких странах, в том числе и России. Дворцовая площадь Санкт-Петербурга, Успенский собор, Екатерининский дворец в Царском селе и Юсуповский на Мойке - все эти места показаны в фильме. Лили Джеймс сыграла Наташу Ростову.
Актриса предпочитает не распространяться о личном, но поклонники узнали, что ее сердце несвободно. С 2014 года Лили встречается с 33-летним коллегой Мэттом Смитом. Этот артист известен многим кинолюбителям по роли Доктора Кто в сериале с таким же названием.
Актриса снялась вместе со своим возлюбленным в картине «Гордость и предубеждение и зомби», которая вышла на экраны в 2015 году. Лили появилась в образе Лиззи Беннет, главной героини фильма. Мэтту досталась роль Парсона Коллинза.