Lily Jane Collins nació en Guildford, Inglaterra un 18 de marzo. Tiene nacionalidad británica-estadounidense y su padre es el conocido músico británico Phil Collins. Se encuentra vinculada al cine y a la televisión desde que era muy pequeña. La joven actriz de cara angelical fue a la Universidad del Sur de California, donde se especializó en periodismo televisivo.
Cuando solo tenía 2 años empezó a actuar en la serie Growing Pains de la BBC. Su debut en el cine se produjo en la película The Blind Side en 2009, donde era la hija de Sandra Bullock. Su primer papel protagonista llegó en Mirror Mirror en 2012, donde daba vida a Blancanieves y la madrastra del cuento estaba interpretada por Julia Roberts. Otro de sus papeles protagonistas fue en la película romántica Love, Rosie. Por su papel protagonista en Rules Don’t Apply, donde representa a Marla Mabrey, fue nominada a los Globos de Oro 2017 como Mejor actriz en película de comedia o musical. También ha participado en otros largometrajes como Abduction o Cazadores de sombras: Ciudad de hueso.
Entre sus proyectos más recientes se encuentra su participación como protagonista del filme To the bone – hasta los huesos, donde interpreta a una estudiante de arte que sufre anorexia. Con esta película se pretende dar una visión de la durísima realidad que este trastorno alimenticio provoca en las personas que lo sufren y en sus familias. La propia Lily sufrió esta enfermedad cuando era adolescente, por ello, se siente muy identificada con el papel. La actriz ha escrito un libro hablando de este episodio de su adolescencia titulado Unfiltered: no shame, no regrets, just me – Sin filtros: sin vergüenza ni arrepentimientos, sólo yo.
Además de este proyecto, donde defiende la importancia de conocer el problema de la anorexia y la ayuda a las personas que sufren un trastorno alimenticio, también ha participado con otras causas como el acoso escolar. Lily Collins considera que la fama es un gran medio para luchar por causas justas y ayudar a los demás.