Debutó  en el cine con la cinta La barca de oro (1947) donde compartió créditos junto a Pedro Infante y René Cardona bajo la dirección del cineasta y actor Joaquín Pardavé. Ese mismo año también estrenó Ángel o demonio de Víctor Urruchúa.

Su gran talento y impactante belleza la llevó a colaborar bajo la dirección de los grandes cineastas de la época como Ismael Rodríguez, Joaquín Pardavé, Alejandro Galindo o Luis Alcoriza. Pero quizá el director que logró explotar al máximo el talento natural de Lilia Prado fue Luis Buñuel.

Interpretó el papel protagónico en la cinta Confidencias de un ruletero (Alejandro Galindo, 1949) junto al cómico Resortes, y después se consolidó en la industria cinematográfica nacional gracias a las películas Las mujeres de mi general (Ismael Rodríguez, 1951) y El gavilán pollero (Rogelio A. González, 1951).

Más tarde trabajó con el reconocido cineasta Luis Buñuel en el largometraje Subida al cielo (1952). Su papel en esta cinta le valdría el reconocimiento internacional, ya que tras asistir al Festival Internacional de Cine de Cannes sería nombrada Miss Simpatía. Después del rotundo éxito de la cinta, Buñuel trabajaría un par de ocasiones más junto a Lilia Prado en las cintas Abismos de pasión (1954) y La ilusión viaja en tranvía (1954).

Gracias a estas películas, Lilia recibió ofertas en Estados Unidos y Europa, mismas que no se concretaron debido a la negativa de la actriz por aprender otro idioma, hecho del cual dijo no haberse arrepentido.

Tristemente el 22 de mayo del 2006 falleció a la edad de 78 años, dejando así una vasta filmografía y un increíble legado en el que demostró que su talento iba más allá de su hermoso físico.