2010年，莉莉·詹姆斯从伦敦的市政厅音乐及戏剧学院（Guildhall School of Music and Drama）毕业。
莉莉· 詹姆斯2010年她从伦敦市政厅音乐与戏剧学校毕业后陆续主演了《一个应召女郎的秘密日记》、《女飞人》等影视作品。在2010年开播的《唐顿庄园》中，莉莉在剧中饰演格兰瑟姆一家的外甥女——罗斯一角，和玛丽同为姐妹。
2012年，她在《诸神之怒》中出过镜。
2013年3月8日，参演的电影《拼贴幸福》在英国上映，在片中饰演成年斯昆特[9]；5月，她确定出演《灰姑娘》女主角，凯特·布兰切特确定饰演其邪恶继母，影片于2015年3月13日上映。
2015年，她确定出演BBC新剧《战争与和平》；同年，确定参演电影《傲慢与偏见与僵尸》，并于2015年12月15日发布多款角色海报。影片定于2016年2月5日北美公映[10]；10月18日，参演的电影《燃情主厨》在美国上映，在片中饰演萨拉[11]。
2016年9月12日，参演的电影《例外》在加拿大上映，在片中饰演Mieke de Jong。[12]
2017年8月25日，参演的电影《极盗车神》在中国大陆上映，在片中饰演黛博拉[13]；12月1日，主演的电影《至暗时刻》在中国上映。[14]
2018年主演了一部有关于披头士音乐的音乐电影《你需要的只是爱》。[15]
2018年4月20日，参演的电影《根西岛文学与土豆皮馅饼协会》在英国上映。[16]7月6日，参演的电影《抱歉打扰》在美国上映。[17]7月20日，参演的电影《妈妈咪呀2：再次出发！》北美上映。[18]7月，参演的电影《妈妈咪呀2：再次出发！》在美国上映。8月，2018华鼎奖全球演艺名人公众形象排行榜发布，莉莉·詹姆斯排名第18。[19]同年，参演的电影《小森林》上映。[20]
2019年3月8日，参演的电影《一个红鼻子日和一个婚礼》在英国BBC播出。[21]6月28日，主演的电影《昨日奇迹》在英国上映，在剧中饰演Ellie。[22]
2020年10月21日，主演的电影《蝴蝶梦》定档在Netflix（奈飞）上线。[23]
2021年5月9日，主演的电视剧《追爱》在英国播出，在剧中饰演Linda Radlett；[24]5月21日，参演的电影《异兽》在英国上映，在片中饰演Cressida；[25]同年，主演的电影《佩吉·乔》在美国上映；[26]同年，主演的电影《发掘》在美国Netflix上映，在片中饰演Peggy Preston。[27]
2022年2月2日，参演的电视剧《帕姆与汤米》定档在美国播出，在剧中饰演Pamela Anderson。[28]7月，凭借《帕姆与汤米》获得2022年艾美奖限定剧/选集剧/电视电影最佳女主角奖提名。[29]
2023年1月27日，主演的电影《与爱何关？》定档在英国上映，在片中饰演佐伊。[30]
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