Lilya Zilbersteinha iniziato lo studio del pianoforte con Ada Traub all’età di 6 anni presso la Scuola di Musica Gnesin di Mosca, per perfezionarsi con Alexandr Satz all’Istituto Gnesin (oggi Accademia) fino al 1990. Nel 1987 ha vinto il Concorso Busoni di Bolzano e ha intrapreso una intensa attività concertistica internazionale, che la vede suonare con grandissimo successo in tutto il mondo. Dal debutto a Berlino nel 1991 sotto la direzione di C. Abbado ha suonato con i più importanti direttori e le più prestigiose orchestre, incidendo un vasto repertorio per l’etichetta discografica Deutsche Grammophon. Ha svolto tournées internazionali in duo con M. Vengerov, M. Quarta e M. Argerich, con la quale nel 2019 ha festeggiato 20 anni di attività. Nella stagione 2022/23 terrà concerti in Sud Corea, Brasile (Belo Horizonte), Singapore, Taiwan (Taipei, Hsinchu) Mexico (Guadalajara), Germania (Colonia), Italia (Firenze, Siena), Canada (Vancouver), Australia (Sydney). Nel 1998 le è stato attribuito il Premio Internazionale “Accademia Musicale Chigiana”. Dal 2009 al 2013 ha insegnato alla Hochschule für Musik und Theater di Amburgo ed ha tenuto corsi alla Royal Academy di Londra, alla Musikhochschule di Weimar e in numerose Università di Corea del Sud, Taiwan e Stati Uniti. Dal 2014 insegna alla MDW-Universität für Musik und darstellende Kunst a Vienna.
È docente presso l’Accademia Chigiana dal 2011.