Η Λίλυ Παπαγιάννη γεννήθηκε το 1935 στην Αθήνα και σπούδασε στη Δραματική Σχολή του Θεάτρου Τέχνης. Στη συνέχεια συνεργάστηκε με πολλούς θιάσους και από το 1966 έως 1969 πρωταγωνίστησε στο ΚΘΒΕ. Το 1965, συγκρότησαν με το σύζυγό της, Ανδρέα Φιλιππίδη, δικό τους θίασο. Από το 1982 μέχρι το 1988 συνεργάστηκε με το Εθνικό Θέατρο, όπως και με το θίασο του Δ. Ποταμίτη. Στον κινηματογράφο πρωτοεμφανίστηκε το 1959 στην ταινία «Νταντά με το ζόρι» δίπλα στον Μίμη Φωτόπουλο και τη Γεωργία Βασιλειάδου. Στη συνέχεια, έπαιξε σε ταινίες σαν συμπρωταγωνίστρια μεγάλων ονομάτων όπως η Ρένα Βλαχοπούλου, η Τζένη Καρέζη, ο Αλέκος Αλεξανδράκης, η Μάρω Κοντού, ο Λάμπρος Κωνσταντάρας, η Δέσπω Διαμαντίδου, ο Γιώργος Κωνσταντίνου και πολλοί άλλοι. Πρωταγωνίστησε στον ρόλο της "Ειρήνης" στην πολυβραβευμένη ταινία του Τάκη Κανελλόπουλου «Η Εκδρομή» (1966), για την οποία τιμήθηκε με το Βραβείο Καλύτερης Γυναικείας Ερμηνείας από τους Έλληνες Κριτικούς στο Φεστιβάλ Θεσσαλονίκης του 1966.