Titrée sur 400 m lors des Championnats des États-Unis 1985, premier de ses trois titres nationaux, Lillie Leatherwood se distingue en début de saison 1987 en montant sur la deuxième marche du podium des Championnats du monde en salle d'Indianapolis, derrière l'Est-allemande Sabine Busch. Aux Championnats du monde en plein air disputés en à Rome, l'Américaine se classe cinquième de la finale du 400 m, et décroche la médaille de bronze du relais 4 × 400 m.