Lia Manoliu s-a născut la 25 aprilie 1932, la Chișinău, fiind fiica profesorilor de filosofie Alexandrina și Ion Manoliu, ambii având catedră într-o mică localitate din nordul Basarabiei, în Edineț.

În scurt timp, soții Manoliu au primit posturi la Botoșani, astfel încât frații Liei Manoliu, gemenii Iacint și Arina se nasc pe teritoriul României, la Botoșani.

În anul 1945, Lia a început practicarea tenisului, a continuat cu voleiul, cu baschetul (la „Start Club”), cu tenisul de masă și de câmp. La toate aceste sporturi a depășit stadiul de „amatoare”, atingând nivelul de performeră. Astfel, cu echipele de volei și de baschet devine campioană națională, la tenis de masă ajunge a treia jucătoare pe țară, iar la tenis de câmp ajunge finalistă la campionatul național de junioare.

În anul 1947, sub îndrumarea profesoarei de educație fizică Angela Filip, de la Liceul „Gheorghe Lazăr”, începe să practice atletismul. Calitățile fizice au determinat-o să abordeze, după săritura în lungime, proba „aruncărilor”: mai întâi aruncarea greutății, apoi, a discului, probă care a consacrat-o în lumea sportului, timp de 25 de ani. În anul 1949, stabilește primele recorduri naționale de junioare.

Concomitent cu activitatea sportivă, Lia Manoliu a frecventat și absolvit Institutul Politehnic București, Facultatea de energetică, secția electro-energetică, promoția 1956.

A lucrat o bună perioadă ca inginer electroenergetician la IPROMET București și a absolvit o școală de ziariști sportivi organizată de ziarul „Sportul Popular”.

Până la retragerea sa din activitatea competițională, în 1972, a corectat de zeci de ori recordul național, „urcându-l” de la 41,44 m (1950) până la performanța de 62,06 m, la 13 mai 1972. A fost campioană națională de 12 ori și campioană balcanică de șapte ori.

Suprema consacrare i-au adus-o Jocurile Olimpice (JO), participând la șase ediții consecutive (între anii 1952 și 1972). La JO de la Helsinki 1952, ocupă locul 6, devenind prima atletă româncă finalistă la o olimpiadă. De la o ediție la alta, performanțele sale la Olimpiadă îi consolidează statutul de aruncătoare de disc de talie mondială. În această postură a cucerit: la JO de la Melbourne, în 1956 – locul 9; la JO de la Roma, în 1960 – medalia de bronz; la JO de la Tokyo, în 1964 – medalia de bronz; la JO de la Mexico-City, în 1968 – medalia de aur, stabilind un nou record olimpic din prima aruncare – 58,32 m; la JO de la München, în 1972 – locul 9. Cele șase participări consecutive la JO au constituit un nou record în lumea atletelor, fapt menționat și în Guiness Book of Records.

Alte competiții internaționale la care a participat: 1954 – Campionatul European de la Berna, Elveția, locul 7 cu o aruncare de        43,86 m, 1961 – Universiada de la Sofia, Bulgaria, locul 4 – 51,51 m, 1962 – Campionatul European de la Belgrad, Iugoslavia, locul 14, 1966 – Campionatul European de la Budapesta, Ungaria, locul 13, 1969 – Campionatul European de la Atena, Grecia – locul 4 cu o aruncare de 57,38 m și 1971 – Campionatul European de la Helsinki, Finlanda – locul 13.

S-a retras din activitatea competițională în 1972, la vârsta de 40 de ani.

Gratie experienței dobândite pe terenul de sport, culturii sale, dar și faptului ca vorbea bine cinci limbi străine (franceză, engleză, germană, rusă, italiană), s-a putut afirma și prin activitatea desfășurată în diverse organisme sportive naționale și internaționale.

Pe plan intern, în 1973 a devenit vicepreședinte al Comitetului Olimpic Român, iar în 1990 a fost aleasă în funcția de președinte al COR pe care a ocupat-o până la moartea sa. În legislatura 1990-1992, a fost aleasă  senator pentru municipiul București pe listele FSN.

Pe plan internațional, a ocupat funcțiile de membru al Comisiei pentru Academia Olimpică din cadrul CIO, președintele Grupei de lucru pentru problemele sportivilor de performantă din cadrul Asociației Comitetelor Olimpice Naționale, membru al Comitetului Executiv al Asociației Comitetelor Naționale Olimpice Europene, membru individual de onoare al ACNOE (din 1993), membru al Comitetului Feminin din forul internațional de atletism și membru al Comisiei de Competiții din cadrul Asociației Europene de Atletism.

Comitetul Internațional Olimpic i-a decernat Ordinul Olimpic Colanul de bronz – 1975, a obținut Trofeul Femeia în sport – 1990, Trofeul Centenarului – 1994.

De asemenea, în anul 1975, directorul general UNESCO i-a înmânat Premiul Internațional Fair Play pentru anul 1974.

Lia Manoliu a murit în urma unui infarct, la 9 ianuarie 1998, la București, la vârsta de 65 de ani. A fost înmormântată la Cimitirul Bellu din București.

În onoarea sportivei, vechiul Stadion Național din București a fost denumit și „Lia Manoliu”, până în anul 2012, când fostul stadion a lăsat locul actualei Arene Naționale, inaugurată în același an.