A Gennaio del 2004 EVANGELINE LILLY ha ottenuto il ruolo di Kate nell’acclamata serie della ABC "Lost". Creata da J.J. Abrams, Damon Lindelof e Jeffrey Lieber, "Lost" ha vinto un Golden Globe® per la Miglior Serie Drammatica nel 2006, oltre a uno Screen Actors Guild Award per il Miglior Cast di una Serie Drammatica. La Lilly è stata candidata a un Teen Choice Award come Miglior Attrice in una Serie Drammatica e nel 2007 ha ricevuto una nomination al Golden Globe come Miglior Attrice in una Serie Drammatica.
Nel 2008, la Lilly ha recitato accanto a John Malkovich in "Afterwards", presentato al Toronto Film Festival nel 2008, e ha interpretato un ruolo secondario in "The Hurt Locker" – vincitore di sei Oscar® –, in cui era Connie James, l’ex-moglie del personaggio di Jeremy Renner.
Dopo una breve pausa dedicata alla famiglia, la Lilly ha ottenuto il ruolo dell’affascinante Bailey Tallet nel film d’azione per famiglie "Real Steel", con Hugh Jackman.
Più recentemente, la Lilly ha interpretato Tauriel, una degli elfi protagonisti di "Lo Hobbit – La Desolazione di Smaug" e "Lo Hobbit – La Battaglia delle Cinque Armate", acclamati prequel della trilogia "Il Signore degli Anelli" firmati da Peter Jackson. Ha recitato accanto a Martin Freeman, Orlando Bloom, Ian McKellen e Richard Armitage.
Il 18 novembre 2014 la Lilly ha pubblicato il suo primo libro, "The Squickerwonkers", destinato ai bambini di tutte le età.
La Lilly è impegnata in diverse cause benefiche e viaggia per il mondo al fine di approfondire la sua conoscenza di varie culture. Sostiene da molti anni The Sierra Club e il National Resources Defense Council. Si occupa di volontariato sin dall’età di 14 anni, e durante il college ha fondato un comitato per i diritti umani.
La Lilly parla fluentemente francese e ama leggere, scrivere, dipingere, ascoltare la musica, fare attività fisica, imparare e viaggiare.