Родилась (11) 24 декабря 1917 года в городе Горловке (Украина, Донецкая область).
Сестра народного артиста СССР Николая Гриценко (1912-1979).
Заслуженная артистка РСФСР (1954).
Народная артистка РСФСР (1957).
По личному признанию актрисы, она никогда не мечтала играть на сцене. Окончив школу, решила поступать в Киевский архитектурный институт, но судьба распорядилась иначе.
В 1935 году она приняла участие во Всесоюзной олимпиаде художественной самодеятельности в городе Сталино (ныне – Донецк), а затем – в Днепропетровске, где заняла первое место. Комиссия направила её в Москву, в студию Большого театра, где она училась по классу Е. К. Катульской. Но в 1937 году Гриценко решила поступать в Оперно-драматическую студию имени Станиславского, которую окончила по классу А. В. Неждановой в 1941 году и осталась там работать в качестве актрисы (с 1948 года – драматический театр им. Станиславского, в котором проработала до 1957 года).
В 1940-е годы о ней писали: "Лилия Гриценко обладает драгоценным даром — сочетанием яркого таланта драматической актрисы, обаятельной манеры пения, высокой музыкальности и тонкого чувства стиля". Как оперная певица (лирическое сопрано) на сцене Студии исполняла партии Чио-Чио-сан, Иоланты, Параси ("Сорочинская ярмарка").
Музыкальность и поэтическая проникновенность дарования Гриценко принесли успех и признание. Юные героини Лилии Гриценко излучали чистоту полудетских, полудевических чувств, музыка помогала окрепнуть характеру многих её героинь. С успехом играла она там героинь и характерные роли.
С 1958 по 1960 годы состояла в штате Всесоюзного гастрольно-концертного объединения (ВГКО).
С 1960 года актриса работала в Московском драматическом театра имени А.С. Пушкина. Одной из её примечательных и своеобразных ролей 1960-х годов была Тереза ("День рождения Терезы" Георгия Мдивани). Как режиссёр Лилия Гриценко поставила спектакль "Метель" Леонида Леонова, где сыграла роль Катерины.
С 1945 года актриса много снималась в кино; первая роль — Оксана в экранизации оперы П. И. Чайковского "Черевички"). С тонким лиризмом, большой теплотой и проникновенностью сыграла певицу Забелу-Врубель ("Римский-Корсаков", 1953). Выступала на эстраде как камерная певица.
Последние годы Лилия Олимпиевна нигде не работала. Её иногда могли видеть только во дворе: старая, седая женщина медленно доходила до памятника Эрнсту Тельману у метро "Аэропорт" и с ненавистью грозила ему клюкой.
Последняя работа актрисы в 1988 году (роль бабушки в фильме "Работа над ошибками").
Умерла Лилия Гриценко в Москве 9 января 1989 года. Похоронена на Новодевичьем кладбище рядом с братом.
театральные работы
Театр им. К. С. Станиславского
«Маскарад» М. Ю. Лермонтова — Нина (1941)
«Мадам Баттерфляй» — Чио-Чио-сан
«Сорочинская ярмарка» М. Мусоргского — Парася
«День чудесных обманов» Р. Б. Шеридана — Инесса
«Аленький цветочек» — Баба Яга
«В тиши лесов» Нилина — Анюта
«С любовью не шутят» — Леонора
«Отцы и дети» — Феничка
«Грибоедов» С. Ермолинского — Нина
«Наследники Рабурдена» — Шарлотта
«Бесприданница» — Лариса (1953)
«Вешние воды» — Катерина
«Чайка» — Нина Заречная
«Дни Турбиных» — Елена Тальберг
«Домик у моря» — Катарина
«Счет жизни» Анучиной — Люба Зотова
Театр имени А. С. Пушкина
«День рождения Терезы» — Тереза
«Романьола» — Доменика
«Изгнание блудного беса» — Мирра Михайловна
«Деревья умирают стоя» — бабушка
«Консул Берник» — Бетти Берник
«Повесть о спасённой любви» — Наташа
«Метель» — Катерина (и режиссер)
«Недоросль» — Простакова
«Без вины виноватые» — Галчиха
«Дети солнца» — Антоновна
роли в кино
1988 Работа над ошибками :: Марья Сергеевна
последняя роль в кино
1987 Сын :: смотрительница музея
1986 Рядом с вами :: Элеонора Савицкая
1986 Осенняя встреча
1985 Я тебя помню :: сестра Ольга
1985 Пять минут страха :: Зинаида Васильевна Брошкина
1985 Непохожая :: участница родительского собрания
1985 Личное дело судьи Ивановой :: бабушка :: главная роль
1984 Парад планет :: Анна Васильевна :: главная роль
1983 Ученик лекаря :: дама
1982 Частная жизнь :: Марья Андреевна
1982 Солнечный ветер :: Екатерина Андреевна
1982 Просто ужас :: учительница географии
1982 Долгая дорога к себе :: Елена Владимировна
1980 Долгие дни, короткие недели... :: конструктор
1979 Фантазии Фарятьева :: тётя Фарятьева :: главная роль
1979 Поездка через город (киноальманах) :: старушка
1978 Сегодня или никогда :: Марфуша
1976 Ключ без права передачи :: Лилия Олимпиевна
1975 Полковник в отставке :: Олимпиада Касьяновна
1975 Граф Люксембург (фильм-спектакль) :: мадам Фостен
1974 Ваши права? :: Маргарита Карловна
1972 Адрес вашего дома :: Анна Фёдоровна
1971 Весёлые Жабокричи :: Рындычка :: главная роль
1970 Семья Коцюбинских :: мать Примакова
1969 Анна Снегина (фильм-спектакль) :: мать Анны
1967 Седьмой спутник :: Соня Приклонская
1966 У нас есть дети..1966 В западне :: хозяйка дома
1965 Знойный июль :: Людмила Сергеевна
1963 Тишина :: Эльга Борисовна Мукомолова
1961 Горизонт :: Дарья Петровна Голованова
1960 Чужая беда :: Пелагея
1960 Ребята с Канонерского :: тётя Люся
1959 Хованщина :: Сусанна
1959 Неподдающиеся :: мама Нади
1958 Шофёр поневоле :: Клавдия Васильевна :: главная роль
1958 Мелочи жизни
1958 Андрейка :: Анна
1958 Адрес Ильича
1956 Полюшко-поле :: Катерина Онисимовна
1956 Кровавый рассвет :: Маланка
1956 Иван Франко :: Ольга
1955 Мать :: Софья
1954 Верные друзья :: Наталья Сергеевна Калинина
1952 Римский-Корсаков :: Забела-Врубель
1951 Прощай, Америка! :: Анна Бэдфорд :: главная роль
1951 Белинский :: крепостная
1944 Черевички :: Оксана :: главная роль
озвучивание
1957 Исполнение желаний (анимационный) :: Принцесса Алели
1956 Небесное созданье (анимационный)
1955 Стёпа - моряк (анимационный) :: Стёпа
1955 Остров ошибок (анимационный) :: Птичка с промокашки
1953 Полет на Луну (анимационный) :: штурман
1951 Ночь перед рождеством (анимационный) :: Оксана
