Родилась в Риге, в семье интеллигентов: мать Альбертина, работала помощником режиссёра на немецкой киностудии, отец Арвид, был лётчиком-испытателем. В десятилетнем возрасте пробовалась на роль пастушки в фильме «Эхо», но её не взяли. По прошествии 8 лет Лилита поступила в Народную студию киноактёра при Рижской киностудии.
В школьные годы хотела заниматься медициной, параллельно с учёбой в средней школе, обучалась в медицинском училище и практиковалась в качестве медсестры в Республиканской детской клинической больнице в Риге, на ул. Виенибас гатве. С 1966 года начала работать в Художественном театре имени Яна Райниса. В 1969 году Лилита окончила студию киноактёра, а в 1971 — актёрский факультет Латвийской государственной консерватории имени Я. Витола.
В то же время состоялся её дебют в кино, она сыграла роль Велты в фильме «Когда дождь и ветер стучат в окно» (1967), который снимал один из преподавателей студии, режиссёр Алоиз Бренч. После этого последовали другие работы в кино. Однако, популярность ей принесла роль Марты в фильме «Долгая дорога в дюнах» (1980), снятом открывшим её когда-то Алоизом Бренчем. После успеха последовали многочисленные предложения ролей, в их числе мюзикл «Краткое наставление в любви», комедия «Личная жизнь Деда Мороза» (1982), политический детектив «Двойной капкан» (1985) и другие.
Актриса участвовала в общественной и политической жизни своей страны: с 1975 года — член КПСС; была депутатом Верховного Совета Латвийской ССР.
После распада СССР не стало работы на Рижской киностудии, но остался театр. Лилита Озолиня работала на двух рижских сценах: в театре «Дайлес» и Рижском театре русской драмы.
В 1994 году Лилита Озолиня участвовала в работе рижского Международного фестиваля актёров кино «Балтийская жемчужина», была членом жюри киносмотрa под председательством народной артистки СССР Вии Артмане. В 1997-м — являлась председателем жюри этого фестиваля.
В 2014 году воплотила образ возлюбленной выдающегося живописца XX века в постановке «Женщины Пикассо» — Ольги Хохловой, бывшей балерины труппы Дягилева и дочери русского генерала.
Дочь — Лилиана Озолиня (Liliāna Ozoliņa), работала директором телеканала MTV Latvija.
Скончалась 5 июня 2023 года в Латвии.