Née d'une mère d'origine anglaise et d'un père américain, qui quitte le foyer alors qu'elle est enfant, Lillian Gish est élevée, avec sa sœur Dorothy, par leur mère Mary Robinson Mc Connel. Devenue comédienne de théâtre sur les conseils d'une amie, afin de subvenir aux besoins de sa famille, cette dernière fait monter ses filles sur les planches dès 1902. La jeune Lillian Gish joue aux côtés de sa mère et sa sœur, durant un an dans la pièce Her first false step et danse l'année suivante à New York aux côtés de Sarah Bernhardt. En 1912, Lillian et Dorothy sont recommandées par la vedette du cinéma muet, Mary Pickford, au metteur en scène D.W. Griffith qui leur offre un rôle dans le court métrage L'Invisible ennemi. Lillian intègre l'équipe du réalisateur (avec lequel elle collabora à plus de 45 reprises) et tourne, en un an, 12 courts métrages sous sa direction (So Near, Yet So Far, My Baby, The One She Loved,...) La comédienne joue ensuite dans 25 films en deux ans et devient, aux côtés de Mary Pickford, le visage emblématique du cinéma muet.

En 1915, Lillian Gish tourne, toujours sous la direction de D.W Griffith, dans l'ambitieux long métrage Naissance d'une nation. C'est un immense succès et grâce à ce film, la comédienne accède à la célébrité. La jeune actrice tourne moins que les années précédentes mais sa notoriété lui permet de choisir les films dans lesquels elle souhaite apparaître et c'est très souvent aux côtés du metteur en scène de ses débuts. Elle est en effet au casting des drames de D.W. Griffith : Intolérance (1916), Coeurs du monde (1918), Le grand amour (id.), Une fleur dans les ruines (id.), Le Pauvre amour (1919), Les Deux orphelines (où elle donne la réplique à sa sœur Dorothy Gish) et Le Lys brisé (1919). Son interprétation de Lucy, une jeune fille martyrisée par son père est grandiose, la comédienne fait tour à tour passer sur son visage les expressions de l'angoisse, de la peur et de la douleur. Mais dès les années 20, le développement des studios et du star-system va peu à peu reléguer les réalisateurs et leur troupe au second plan. De nouveaux visages apparaissent et s'imposent. D.W. Griffith conseille à son amie de diversifier son jeu. En 1924, Lillian Gish tourne donc sous la direction d'Henry King dans Dans les laves du Vésuve et Romola, dans lequel elle a pour partenaire Ronald Colman et sa sœur Dorothy. L'année suivante la MGM offre un juteux contrat à la comédienne, qui l'accepte. Elle incarne Mimi, une jeune femme frêle et pauvre dans La Bohême de King Vidor. Malgré le succès du film, le studio décide de tout faire pour se séparer de l'actrice, jugée trop coûteuse et trop indépendante. Louis B. Mayer "commande" des critiques insinuant que le jeu de John Gilbert, le partenaire de l'actrice dans le film, vieillit celui de Lillian Gish (qui n'est pourtant âgée que de 33 ans). Mais en dépit des critiques, l'actrice décroche les rôles principaux des chefs d’œuvres La Lettre écarlate et Le Vent de Victor Sjöstrom. Lassée des manigances de la MGM, Lillian Gish accepte de mettre fin à son contrat. Dès 1927, avec l’avènement du cinéma parlant, les films muets ne remplissent plus les salles, Lillian Gish quitte les plateaux de tournage pour retourner à son premier amour : le théâtre. Entre 1913 et 1976, elle participe à 19 productions à Broadway. En 1933, elle joue dans His Double Life d'Arthur Hopkins et déserte les écrans durant dix années afin de se consacrer au théâtre.

Elle est de retour au cinéma en 1943 dans Le commando frappe à l'aube de John Farrow et retrouve King Vidor deux ans plus tard dans le western Duel au soleil. Elle y interprète Laura Belle McCanles, un rôle pour lequel elle est nommée à l'Oscar de la meilleure actrice dans un second rôle, mais c'est Anne Baxter qui remporte la statuette pour Le Fil du rasoir. Lillian Gish mène parallèlement carrière théâtrale, cinéma et apparaît de plus en plus dans des séries télévisées. En 1955 elle s'illustre dans La Toile d'araignée de Vincente Minnelli puis dans le chef d’œuvre de Charles Laughton, La Nuit du chasseur où elle partage l'affiche avec Robert Mitchum et Shelley Winters. Elle participe au succès du western Le Vent de la plaine (1960) de John Huston où elle donne la réplique à Audrey Hepburn et Burt Lancaster et rejoint Elizabeth Taylor et Richard Burton en 1967 sur le tournage du drame Les Comédiens de Peter Glenville. En 1969, Lillian Gish publie son autobiographie "The Movies, Mr Griffith, and Me". La comédienne tourne ensuite ponctuellement dans des films et séries mais est surtout présente sur les planches. En 1983, Jeanne Moreau rend hommage à la comédienne en réalisant le documentaire Lillian Gish.

L'actrice apparaît pour la dernière fois au cinéma en 1987 dans le long métrage Les Baleines du mois d'Août dans lequel elle donne la réplique à un autre monstre sacré du cinéma : Bette Davis. Lilian Gish s'éteint le 27 février 1993, à l'âge de 99 ans, à New York.

Biographie rédigée par Laëtitia Forhan