D'origine Italienne, Lilou Fogli naît à Marseille. Après un bac + 6 en finance et 1 an chez LVMH, elle décide de changer de carrière. Elle est diplômée avec les honneurs de l’Actors Studio Drama School à New York en 2007, après trois années d’études; elle s’installe à Paris la même année pour exercer son métier de comédienne. Elle est parfaitement trilingue (français, anglais et espagnol), joue du piano pendant 12 ans, skie en compétition et danse la salsa. Elle représente la marque de cosmétique Château Berger qu’elle a créée avec sa mère et sa sœur. Après quatre ans de relation, le 30 août 2013, elle épouse le comédien Clovis Cornillac. Ils ont un enfant, Nino, né le 28 mai 2013.