Née en 1986 à Browning dans le Montana, Lily Gladstone suit des cours de théâtre à Seattle après avoir quitté la réserve indienne des Blackfeet. Elle fait ses débuts en 2012 avec un rôle de figuration dans la comédie dramatique Jimmy P. (Psychothérapie d'un Indien des Plaines) d'Arnaud Desplechin. C'est à partir de 2016 que Lily Gladstone se fait réellement remarquer en jouant pour Kelly Reichardt dans Certaines femmes. Elle y incarne Jamie, jeune femme solitaire et introvertie qui tombe amoureuse d'une jeune avocate jouée par Kristen Stewart. Sa prestation lui vaut de nombreux prix aux États-Unis. Trois ans plus tard, Lily Gladstone retrouve Kelly Reichardt dans First Cow.

Mais sa carrière ne décolle pas vraiment et on ne la revoit sur le devant de la scène qu'aujourd'hui dans Killers of the Flower Moon de Martin Scorsese. Et pourtant, elle a bien failli rater le rôle de sa vie. Dans cette fresque historique, Lily Gladstone incarne Molly Burkhart, une Amérindienne de la communauté Osage, qui va se battre pour sa tribu, victime d'une série de meurtres abjects. Dans une interview accordée à The Hollywood Reporter, l'actrice explique qu'elle avait envisagé de quitter le cinéma en 2020 pour postuler à un travail saisonnier auprès du ministère de l'Agriculture pour traquer les frelons meurtriers qui faisaient des ravages dans tout le pays à l'époque :

"Vous faites une introspection et vous vous demandez si être actrice est vraiment une activité durable. J'ai donc sorti ma carte de crédit et je me suis inscrite à un cours d'analyse de données." Mais alors qu'elle allait rentrer son code de carte bleue, elle reçoit une notification par mail de l'équipe de Martin Scorsese pour une demande de participation à une réunion sur Zoom. Le réalisateur l'avait repérée dans les films de Kelly Reichardt et il tenait à lui offrir le rôle de Molly dans Killers of the Flower Moon. Un heureux hasard qui empêche donc Lily Gladstone de mettre un terme à sa carrière et d'avoir le rôle de sa vie, qui devrait lui assurer une nomination à la prochaine cérémonie des Oscars.