Schon mit sechs Jahren stand die kleine Lillian auf der Bühne. Zusammen mit ihrer Mutter und Schwester Dorothy (1898-1963) tourte sie durch die USA, bevor sie auf Empfehlung von Mary Pickford zusammen mit ihrer Schwester einen Vertrag bei der American Biograph Company unterschrieb. Ihr Filmdebüt gaben die Gishs gleich bei dem damals bedeutendsten Regisseur, dem großen David Wark Griffith, der - das ist bekannt - wie Chaplin eine Vorliebe für sehr, sehr junge Mädchen hegte. In den nächsten Jahren gehörten Lillian und Dorothy zum festen Darstellerkreis um Griffith, mit dem sie 1912 bis 1914 etliche Ein- und Zweiakter drehten. Die bekanntesten sich "Judith of Bethulia" und "The Battle at Elderbush Gulch" (beide 1913), mit denen Griffith seine Filmsprache zunehmend verfeinerte.
"Die Geburt einer Nation" (1914/15) war auch die endgültige Geburt des Kinos. Mit diesem Bürgerkriegsepos, das die für damalige Verhältnisse unvorstellbare Laufzeit von über drei Stunden aufwies, stellte sich Griffith eindeutig auf die Seite der Südstaaten. Die Befreiung der Sklaven hielt er für falsch, und sein Bild von der schwarzen Rasse ist, gelinde gesagt, fragwürdig. Lillian Gish spielt hier Elsie Stoneman, eine der eingeschlossenen Weißen in der legendären Schlussszene: Während die aufständischen Sklaven die brave weiße Familie bedrohen, reitet der Ku-Klux-Klan zur Rettung an. Die furiose Parallelmontage, das bis heute immer wieder praktizierte Anheizen der Spannumg bis zur Rettung in buchstäblich letzter Sekunde wird in diesem frühen Meisterwerk grandios vorexerziert, auch wenn der politische Gehalt des Films reaktionär ist.
Mit "Intolerance" (1916), einem noch ausladenderen Werk, versuchte Griffith sich gegen die Vorwürfe des Rassismus zu verteidigen. Sein über drei Stunden langer Film überforderte das Publikum allerdings völlig. Lillian Gish spielte lediglich die Frau an der Wiege, eine immer wiederkehrende Einstellung, mit der Griffith die vier historischen Episoden seines nicht chronologisch erzählten Films miteinander verband: der Fall Babylons, die Kreuzigung von Jesus Christus, die Ermordung der Hugenotten in der Bartholomäusnacht und schließlich die sogenannte moderne Episode um einen jungen Mann, der zu Unrecht zum Tode verurteilt wird.
1919 spielte Lillian Gish noch einmal eine bedeutende Rolle unter Griffith, der damals bereits auf dem absteigenden Ast war: "True Heart Susie" war ein Melodram auf der Höhe seiner Zeit, aus damaliger Sicht gewiss ein frühes Meisterwerk des Genres. Noch bis 1922 arbeiteten die Gish-Schwestern mit Griffith (u. a. in "Way Down East", TV-Titel: "Welt im Osten", 1920). Handwerlich hatte er nichts verlernt, immer noch gelangen ihm beeindruckende Sequenzen, doch sein naiver Blick auf die Welt erwies sich zunehmend als überholt. Das Kino ging längst andere Wege.
Zu ihren bemerkenswertesten Filmen der späten Stummfilmzeit zählen "Die weiße Schwester" (1924) von Henry King, "Der scharlachrote Buchstabe" (1926) von Victor Sjöström (alias Seastrom), "La Boheme" von King Vidor und "Der Wind" (1928), wieder unter Sjöström. In der Tonfilmzeit machte sich Lillian Gish rar, doch sie war noch in zahlreichen wichtigen Filmen zu sehen. In King Vidors opulentem Western-Melodram "Duell in der Sonne" (1946) sah man sie an der Seite von Gregory Peck, Joseph Cotten und Jennifer Jones. Sie spielte unter der Regie von Charles Laughton in dem düsteren Thriller "Die Nacht des Jägers" (1955) mit Robert Mitchum, und bei John Huston war sie die Mutter von Burt Lancaster in "Denen man nicht vergibt" (1959) mit Audrey Hepburn.
Neben Liz Taylor und Richard Burton war sie in der Graham-Greene-Verfilmung "Die Stunde der Komödianten" (1967) von Peter Glenville dabei, 1969 in einer TV-Version von "Arsen und Spitzenhäubchen". Unter Robert Altman sah man sie 1978 in der Familiensatire "Eine Hochzeit". Nach einer Reihe von TV-Auftritten, zum Beispiel in der Miniserie "Hollywood" (1980) oder "Huckleberry Finn" (1985) gab sie ihre letzte Vorstellung 1987 in "Wale im August" von Lindsay Anderson.
Weitere Filme mit Lilian Gish: "Zwei Waisen im Sturm" (1921), "Jennie - Das Portrait einer Liebe" (1948), "Die Verlorenen" (1955), "Der lautlose Krieg" (1958), "Der Todeskuss" , "40 Draufgänger" (beide 1966) und "Sweet Liberty" (1985).