Nhà thơ Lý Phương Liên sinh năm 1948, trong một gia đình gốc Hoa ở ngõ số 16 Lý Thái Tổ, Hoàn Kiếm, Hà Nội. Chồng bà là nhà thơ Nguyễn Nguyên Bảy. Con gái bà là họa sĩ Nguyễn Lý Phương Ngọc.
Năm Lý Phương Liên lên mười tuổi, cha bà mất vì bệnh. Một mình mẹ bà tần tảo nuôi năm chị em. Lý Phương Liên là chị cả nên đến lớp tám đã phải nghỉ học cùng mẹ lo cho các em, ngày ngày bóc lạc, giữ xe đạp, phụ hồ. Thời kì chiến tranh chống Mĩ, trong một lần qua bến đò thăm năm chị em Lý Phương Liên ở nơi sơ tán, mẹ bà trúng bom và qua đời. Mười sáu tuổi Lý Phương Liên khai thêm tuổi để được nhận vào học việc và trở thành thợ máy tại nhà máy cơ khí Trần Hưng Đạo.
Năm 1969 khi mới ngoài hai mươi tuổi, Lý Phương Liên tạo nên một hiện tượng trong những người yêu thơ của Hà Nội với chùm thơ năm bài đăng trên báo Nhân dân do chính tổng biên tập Hoàng Tùng phát hiện và giới thiệu do tình cờ đọc được trên tờ báo tường của công nhân nhà máy. Thơ Lý Phương Liên được đăng nhiều trên các báo Hà Nội mới, Quân đội nhân dân, Đại đoàn kết, Thiếu niên Tiền Phong. Tuy nhiên chỉ vài tháng sau đó, bài thơ Trò chuyện với Thúy Kiều đăng trên báo Văn nghệ bị cho là bi lụy, gây nhiều tranh cãi trong dư luận khiến bà suy sụp, hoang mang và quyết định bỏ hẳn làm thơ.
Giai đoạn này, Lý Phương Liên được đi học rồi về làm tại Phòng Văn nghệ, Báo Nhân dân. Bà có con đầu lòng với nhà thơ Nguyễn Nguyên Bảy. Năm 1975, bà cùng gia đình vào thành phố Hồ Chí Minh sinh sống. Bà được mời về làm việc tại Đài Tiếng nói nhân dân thành phố Hồ Chí Minh, phụ trách chương trình Tiếng thơ đến khi nghỉ hưu. Chồng bà làm việc tại Đài Truyền hình thành phố.
Cuối năm 2010, khi đọc được trên một diễn đàn những tâm sự của một người bạn yêu thơ đã tìm kiếm những bài thơ do bà làm hơn bốn mươi năm trước, Lý Phương Liên rất xúc động và quyết định trở lại với thi đàn. Tập thơ đầu tiên của bà mang tên Ca bình minh được Nhà xuất bản Văn học giới thiệu đến bạn đọc vào năm 2011.