Лили Джейн Колинс е родена в Гилдфорд, Съри, Англия. Баща й е английският музикант Фил Колинс, докато майка й Джил Тавелман, която е от Лос Анджелис, Калифорния, беше президент на женския клуб на Бевърли Хилс три мандата. Лили се премести с майка си в Лос Анджелис на петгодишна възраст, след като родителите й се разделиха. Тя е от руски еврей (от дядо си по майчина линия), англичанка и немски произход.
Първата й роля на екрана е на две години в сериала на BBC Growing Pains, през 1992 г. Колинс играе в Младежката академия за драматични изкуства като дете, но основният й интерес е журналистиката. Завършила е училището в Харвард-Уестлейк и е посещавала USC, където е завършила журналистика. Тя започва да пише колона („NY Поверително“) за британското списание Elle Girl през тийнейджърските си години, както и да допринася за списанията Seventeen, Teen Vogue и Los Angeles Times.
След няколко ранни телевизионни изяви като водещ/репортер (например, отразявайки кампанията за президент на САЩ през 2008 г. като водещ в шоуто Nickelodeon, Nick News с Линда Елерби: Децата избират президента (2000)), тя направи няколко участия 90210 (2008) през 2009 г. Тя участва в ролята на дъщеря на персонажите на Тим Макгроу и Сандра Бълок в масивния касов хит The Blind Side (2009). Последваха по-драматични роли и тя привлече вниманието по цял свят, когато изигра главната роля в Mirror Mirror (2012), последвайки я като хедлайнери The Mortal Instruments: City of Bones (2013) и Love, Rosie (2014).