Liisi Oterma studerte astronomi ved Åbo universitet. Hun var Yrjö Väisäläs assistent og bidro til oppbyggingen av forskingsgruppen i astronomi ved universitetet. I sin doktoravhandling behandlet hun optikken i teleskop. Hun ble dosent i 1959 og professor i 1965 ved Åbo universitet. Etter Väisäläs død i 1971 etterfulgte hun ham som direktør ved observatoriet i Tuorla. Da observatoriet mistet sin uavhengighet i 1978, trådte hun tilbake.