Yhdysvaltojen maajoukkueessa Lilly pelasi ensimmäisen kerran elokuussa 1987 Kiinaa vastaan. Sittemmin hän on urallaan rikkonut kaikki ennätykset pelatuissa maaotteluissa. Lilly on pelannut 346 maaottelua, ja hän ylitti norjalaisen Heidi Støren nimissä olleen naisten entisen ennätyksen (151) jo vuonna 1998. Lilly on maajoukkueen kapteeni ja hän on voittanut olympiakultaa Atlantassa 1996 ja Ateenassa 2004 sekä hopeaa Sydneyssä 2000. Hän on voittanut maailmestaruuden kahdesti vuosina 1991 ja 1999. Lisäksi hänellä on MM-kisoista kolme pronssia. Ennen Pekingin olympialaisia hän oli ollut jokaisen Yhdysvaltojen pelaaman maailmanmestaruusturnauksen tai olympialaisten ottelun avauskokoonpanossa. Pekingistä Lilly jäi pois äitiysloman vuoksi.