Lily Donoghue nació en la pequeña ciudad de Rowayton, en Connecticut. Desde una temprana edad asistió a todas las producciones de "Shakespeare on the Sound" en su ciudad natal, apasionándose por la forma en que los actores eran capaces de llevar al público a otra época, hacerlo reír, llorar y entusiasmarse. Mientras estaba en el instituto en Sarasota, Florida, complementó sus estudios viendo todo el cine a su alcance.

En 2017 se trasladó a Los Ángeles y debutó en la última temporada de la aclamada serie "Halt & Catch Fire". Al año siguiente obtuvo un papel habitual en "Anatomía de Grey". También la hemos visto en "Jane the Virgin", en "Less Than Zero" y en la serie cómica "Los Goldberg".

Hace poco ha terminado de rodar el largometraje Dr. Bird’s Advice for Sad Poets, de Yaniv Raz, con Jason Isaacs y Lucas Jade Zuman.

Actualmente tiene un papel habitual en la serie "Dirty John".