Родилась 20 июля 1924 года в Москве в еврейской семье. В начале Великой Отечественной войны была эвакуирована в Свердловск с наркоматом чёрной металлургии, в котором её мать работала экономистом. Отец погиб в ополчении на фронте в самом начале войны. 

После школы поступила в Московский авиационный институт, но, проучившись один семестр, бросила его. В 1949 году окончила режиссёрский факультет ВГИКа (мастерская С.А. Герасимова и Т.Ф. Макаровой). 

После окончания ВГИКа некоторое время работала ассистентом режиссёра на съёмках фильмов своего учителя. 

С 1975 по 1980 год совместно с Львом Кулиджановым руководила режиссёрско-актёрской мастерской во ВГИКе. 

Скончалась 29 сентября 2011 года в Москве в возрасте 87 лет. 

Лиознова никогда не была замужем, а своими детьми считала снятые фильмы. Среди её кавалеров числились такие знаменитые мужчины, как Константин Симонов и Арчил Гомиашвили.

В 60-е годы погиб близкий товарищ Лиозновой — лётчик Василий Калашенко. Кинемат