Nacida en Springfield, Ohio, era hija de Mary Robinson McConnell y James Leigh Gish, Lillian Diana Gish comenzó a trabajar como actriz junto a su hermana menor, Dorothy, después de que el padre, que sufría de alcoholismo, abandonase a la familia dejándola en una precaria situación.

La fama definitiva, sin embargo, llegó tres años después, con El nacimiento de una nación (1915).

Se comentaba por aquel entonces la posibilidad de una relación amorosa con Griffith, que en realidad jamás existió.

Cuando en 1926 firmó un contrato con la MGM, consiguió ser una de las pocas actrices con poder sobre las cámaras y el director.

En algunas de sus apariciones públicas en su vejez, se puede destacar su presencia, a los 87 años, al presentar el Premio Óscar a la Mejor Película del año en la 53.ª Ceremonia de dichos premios, el público asistente la ovacionó.

[5]​ La película de François Truffaut La noche americana (1973) está dedicada a Dorothy y Lillian Gish.

[6]​ La fotografía de Lillian Gish se menciona como inspiración para un atribulado soldado en la novela Company K (1933).

[13]​[14]​ Mantuvo una estrecha relación con su hermana Dorothy y con Mary Pickford durante toda su vida.

Otra de sus mejores amigas fue la actriz Helen Hayes, la "Primera Dama del Teatro Americano".