De son vrai nom Liselotte Lewin, Lilo est née en Allemagne dans une famille juive qui fuit le nazisme et s’installe à Montmartre. Elle débute comme ballerine au Théâtre du Châtelet, avant de devenir présentatrice au Théâtre de l’ABC, puis fantaisiste dans diverses scènes de la capitale. À l’après-guerre, elle se lance dans l’opérette. Son époux et agent le marquis de la Passardière l’aide à percer à Londres, où elle devient meneuse de revue.
De retour à Paris, Lilo, qui se fait également appeler Lilo de la Passardière, devient un temps vedette de cinéma avec quelques films dont Le don d’Adèle (1951) d’Émile Couzinet et Zaza (1956) de René Gaveau. Mais la scène reste sa priorité, et elle connaît une immense popularité avec le spectacle Le chanteur de Mexico de Francis Lopez, où elle est la partenaire de Luis Mariano.
C’est là que Cole Porter la remarque et lui propose d’être en tête d’affiche de sa comédie musicale Can-Can, qui doit être montée à New York. Lilo accepte et triomphe dans ce spectacle, dont elle assure des centaines de représentations au Shubert Theatre de Broadway. Elle s’installe ensuite définitivement à New York où le public et la profession lui donnent le surnom de « la marquise de Broadway ».
Lilo ne rompt pas tout à fait avec la France pour autant, et fait des apparitions au cinéma dans Les saintes-nitouches (1963) de Pierre Montazel, puis La bonne année (1973) et Toute une vie (1974) de Claude Lelouch. Lilo fête son centenaire le 2 mars 2021 dans un restaurant de Midtown, en présence de la presse et du Consul général de New York. Elle s’éteint le 26 septembre 2022 à l’âge de 101 ans.