Il 30 novembre 1914 si sposò con Walter Augustus de Havilland, dal quale ebbe due figlie: le attrici Olivia de Havilland e Joan Fontaine.
La coppia divorziò il 23 febbraio 1925 e Lillian nel mese di aprile dello stesso anno, si risposò con George Milan Fontaine e visse con lui fino alla sua morte, avvenuta nel 1956.
Lilian Fontaine morì di cancro il 20 febbraio 1975 a Santa Barbara, in California.
Filmografia Cinema Giorni perduti (The Lost Weekend), regia di Billy Wilder (1945) Il segreto del medaglione (The Locket), regia di John Brahm (1946) Mia moglie capitano (Suddenly, It's Spring), regia di Mitchell Leisen (1947) Prigionieri del destino (Time Out of Mind), regia di Robert Siodmak (1947) La donna di quella notte (The Imperfect Lady), regia di Lewis Allen (1947) La sfinge del male (Ivy), regia di Sam Wood (1947) La grande nebbia (The Bigamist), regia di Ida Lupino (1953)
Televisione Waterfront - serie TV, 1 episodio (1954) Public Defender - serie TV, 1 episodio (1955) Studio 57 - serie TV, 1 episodio (1955) Schlitz Playhouse of Stars - serie TV, 1 episodio (1955) Passport to Danger - serie TV, 1 episodio (1956) Hawkeye and the Last of the Mohicans - serie TV, 1 episodio (1957) Telephone Time - serie TV, 1 episodio (1957)
Doppiatrici italiane Giovanna Scotto in Giorni perduti Maria Saccenti in Il segreto del medaglione Laura Carli in La sfinge del male
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