La belle Evangeline Lilly est née le 3 août 1979 à Fort Saskatchewan (Alberta, Canada), d'un père professeur d'économie et d'une mère esthéticienne. La jeune femme, repérée par l'agence de mannequins Ford, s'y engage afin de pouvoir payer ses études à l'Université de la Colombie-Britannique.
Elle travaille un temps comme serveuse et hôtesse de l'air, assouvissant ainsi sa passion pour les voyages. Sa carrière de comédienne commence timidement par une apparition dans la série TV
Judgment Day (2002) et trois épisodes de
Smallville. Elle obtient le même type de rôle assez insignifiant (elle n'est généralement même pas créditée au générique) dans
Tru Calling : compte à rebours (2003),
Kingdom Hospital (2004) sur le petit écran, et au cinéma dans
Freddy contre Jason, de Ronny Yu (2003).
Sa carrière décolle en 2004 quand elle obtient un rôle d'importance dans
Lost. En incarnant Kate Austen, elle devient le symbole sexy de la série. Cela lui permet de signer de nombreux gros contrats publicitaires, dont un avec l'Oréal. Evangeline Lilly est notamment classée, en 2005, 2
e femme la plus sexy du monde par le magazine
Maxim.
En 2008, elle exploite ses facilités dans la langue de Molière pour jouer dans le film français
Et après, de Gilles Bourdos, avec Romain Duris et John Malkovitch. Un an plus tard, elle est à l'affiche du
Démineurs de Katheryn Bigelow.
L'actrice possède depuis toute jeune une fibre humanitaire et a travaillé au sein d'une ONG aux Philippines. Elle s'investit par exemple depuis l'âge de 14 ans dans la protection de l'enfant. On lui prête une relation avec l'acteur Dominic Monaghan durant le tournage de
Lost.