Forfatteren voksede op i Barkarö præstegård i Västmanland, blev student fra Wallinska Flickskolan i Stockholm og var i 1890’erne som grundlægger af og formand for den kvindelige studenterforening en central figur i det akademiske kvindemiljø i Uppsala. I 1898 blev hun som den tredje kvinde i Sverige doktor på sin afhandling Sveriges förhållande till Danmark 1788-89 og fire årtier senere titulær professor. Efter et par år som leder af en kostskole i England blev hun i 1900 rektor for Ahlinska Flickskolans gymnasium i Stockholm.
Som formand for den kvindelige stemmeretsbevægelse dannede hun stemmeretsforeninger i hele landet, og i 1933 skrev hun Den svenska kvinnorörelsen. Historisk översikt. Skønlitterært udgav hun i 1918 Daniel Malmbrink, i 1920 Sin fars dotter og i 1924 Biskopen, tre interessante romaner med selvbiografisk islæt og religiøse spørgsmål. Hun var medarbejder ved de liberale teologers tidsskrift Kristendomen och vår tid, forelæste tidligt om konsekvenserne af nazismens ideologi og var initiativtager til den brede uddannelse ved Fredshögskolan i Stockholm. Allerede i 1934 gik hun i psykoanalyse, beskrevet i Pastoralpsykologi, 1945. Hendes erindringer Trotsig och försagd udkom 1949.
Udvalgt litteratur om forfatteren
Sif Bokholm: "Prästdottern som blev historiker och feminist" i: Svenska historiker: från medeltid till våra dagar, 2009
Inger Hammar: ""Vad hon har för en lustig övertro på akademisk bildning!": Lydia Wahlström i kvinnokampen" i: Förbjuden frukt på kunskapens träd: kvinnliga akademiker under 100 år, 2004
Hans Landqvist: "Lydia Wahlström och historievetenskapen", uudgivet C-opgave, Göteborg 1983
Brita Mannerheim: Med Lydia eller Livslång trohet mellan tre, 1989
Greta Wieselgren: Den höga tröskeln. Kampen för kvinnas rätt till ämbete, 1969
