Nata in una famiglia di commercianti di abiti,[5] studiò in un liceo linguistico in Svizzera e in seguito frequentò una scuola per indossatrici a Milano.[6][7] Dopo aver vinto il titolo di Miss Eleganza Lombardia ad una sfilata, partecipò al concorso di Miss Italia 1974 dove si classificò al secondo posto e venne scritturata dalla Vides Cinematografica di Franco Cristaldi.[8][9]
Risale a questo periodo il ricorso di Lilli Carati all'uso di droghe, prima di cocaina e poi di eroina, che la emarginò progressivamente dalle scene.[5] Nel 1981 fece una controversa apparizione nel programma televisivo di Rai 1TG l'una, in evidente stato di alterazione. I numerosi servizi fotografici, su testate erotiche come Playmen e Albo Blitz, ne mantennero, però, alta la popolarità. Nel giugno 1981 ebbe un drammatico incidente d'auto nei pressi di Arona[10] che la costrinse ad un lungo periodo di inattività.
Fece ritorno sulle scene dopo tre anni, con una piccola parte nella commedia Magic Moments. Tra il 1985 e il 1986 Lilli Carati interpretò quattro film erotici per la regia di Joe D'Amato: L'alcova, Il piacere, Lussuria e Voglia di guardare. Doveva prendere parte come protagonista anche ad un quinto film erotico diretto da D'Amato, La monaca nel peccato, ma il regista le preferì all'ultimo momento l'allora esordiente Eva Grimaldi.
Lilli Carati dichiarò in seguito che la sua scelta di entrare nel mondo della pornografia era dovuta al bisogno di denaro per procurarsi sostanze stupefacenti. L'abuso di droghe le provocò un precoce declino artistico e fisico e anche problemi giudiziari. Nel maggio del 1988 fu infatti arrestata a Mesenzana per detenzione di 4 grammi di eroina e incarcerata.[12][13] Restò per tre giorni in prigione, dove tentò il suicidio tagliandosi le vene dei polsi, e venne rilasciata dopo che il magistrato accolse l'istanza di libertà provvisoria.[14][15] Convinta da alcuni amici, decise di farsi ricoverare nella clinica neurologica dell'Università di Genova alla fine di luglio, ma poche ore dopo il suo arrivo scappò e si recò a Savona. Fu trovata dagli agenti della Squadra mobile in un vicolo nell'atto di drogarsi, venne arrestata nuovamente e rimandata con foglio di via nella sua residenza in provincia di Varese.[16][17]
Mise in atto un secondo tentativo di suicidio nel maggio del 1989, quando si lanciò dalla finestra, posta al terzo piano, della camera da letto di casa dei suoi genitori, in preda a una forte depressione per il fallimento dei suoi tentativi di disintossicarsi. I tre mesi di immobilità che seguirono alla caduta, in cui riportò la frattura di tre vertebre, contribuirono gradualmente alla sua rinascita personale. Decisiva fu la scelta di entrare nella comunità Saman: trascorse un anno e mezzo nella sede di Lenzi, una frazione di Valderice in provincia di Trapani, poi seguì un programma semi-residenziale in Puglia e infine si trasferì in una delle case dell'associazione in provincia di Novara.[18][19] Nel gennaio del 1993, mentre si trovava in comunità, venne condannata per i fatti del 1988 a cinque mesi di reclusione con l'accusa di concorso in detenzione di stupefacenti.[20][21]
Lilli Carati raccontò la sua vita, in particolare gli eventi che l'avevano portata alla tossicodipendenza e il successivo percorso di disintossicazione, nel documentarioLilli - Una vita da eroina, realizzato dalla regista televisiva Rony Daopoulos quando l'attrice risiedeva ancora nella comunità Saman di Lenzi e poi andato in onda all'interno del programma Storie vere di Rai 3 il 25 febbraio 1994.[22] Rievocò i tentativi di suicidio e il suo percorso di recupero anche come ospite del programma Ricominciare, condotto da Alda D'Eusanio su Rai 2, nella puntata del 9 luglio 2008.[23]
Tornò ancora in televisione nel programma Stracult, nel settembre del 2008, intervistata da Marco Giusti.[24] Tra gli altri programmi televisivi, a cui prese parte tra il 2008 e il 2009, ci sono La vita in diretta, Italia allo specchio e Crispy News. Nel 2011 sarebbe dovuta tornare su un set cinematografico, dopo ben 24 anni, come protagonista del film thriller di Luigi PastoreLa fiaba di Dorian, ma le venne diagnosticato un tumore al cervello.[25] Fu perciò costretta a rinunciare alla parte dopo avere girato solo il teaser del film per sottoporsi a numerose operazioni chirurgiche, che parevano inizialmente aver sortito effetti positivi.[26]
La malattia, però, ebbe infine il sopravvento e Lilli Carati morì in una struttura sanitaria di Besano il 21 ottobre 2014, all'età di 58 anni.[3] I funerali si svolsero il giorno dopo nella chiesa di San Paolo apostolo a Induno Olona; cremata, le ceneri sono custodite nella tomba di famiglia nel cimitero di Induno Olona.[27] Il materiale girato dall'attrice per il film di Pastore venne riutilizzato da quest'ultimo per la sequenza iniziale del lungometraggio del 2015 Violent Shit: The Movie, dedicato alla sua memoria.[28]
«Questa volta [Loredana Piazza] ha soffiato la vittoria a Ileana Carovati [sic], una diciottenne di Varese (un viso splendido, ed è stata scelta da Fabio Rinaudo con altre bellezze per fare dei provini per [Franco] Cristaldi).»
«La ragazza che lo scorso anno arrivò seconda, Ilena Carati [sic], piacque molto ad un rappresentante della Vides, il dott. [Fabio] Rinaudo, che le fece un contratto. Adesso è diventata la pupilla del produttore [Franco] Cristaldi»
«Erano servizi «realizzati a Parigi», conferma oggi l’allora direttore de Le Ore Walter Peroni, servizi nei quali inizialmente la Carati assisteva a situazioni porno interpretate da altri attori ma senza parteciparvi. Successivamente ne divenne lei stessa protagonista.»
Manlio Gomarasca, Il Corpo e l'anima della ragassa, in Nocturno, vol. 2, n. 4, 2007, pp. 62-67.
Gordiano Lupi, Lilli Carati, in Sexy made in Italy. Le regine del cinema erotico degli anni Settanta, vol. 5, Roma, Profondo Rosso, 2007, ISBN978-88-95294-11-7.
Gordiano Lupi, Omaggio a Lilli Carati, collana La Cineteca di Caino, Santa Eulària des Riu, Ediciones Baleares, 2014, ISBN978-13-10931-43-7.