Datter af en handelsmand i Småland, blev uddannet som ciselør og tegnelærer og giftede sig i 1939 med en funktionær i Stockholm.
I 1924 debuterede hun med en samling noveller om mennesker i tilværelsens yderkanter, Den besvårliga gåvan. Hun er først og fremmest blevet rost for sin menneskekundskab og sin novellekunst, men hun har også skrevet aforismer som i samlingen Genom ofärgade glasögon, 1960, samt en række romaner, ofte med kvindelige hovedpersoner, som Paulina, 1927, Den enfaldiga, 1953, Men somt föll på hälleberget, 1955, og Döttrarna, 1964.
Udvalgt litteratur om forfatteren
Carin Cederblad: "Tre småländska författarinnor: Elin Wagner, Gertrud Lilja, Elisabeth Bergstrand-Poulsen" i: Sörängsboken, 1941
Sten Linder: "Gertrud Lilja" i: Ord och Bild, 1931
Maria Nilson: Att förhålla sig till moderniteten: en studie i Gertrud Liljas författarskap, 2003