หลังจากจบการศึกษาจากวิทยาลัย ลิเลียนธาลย้ายไปฟิลาเดลเฟียและได้อันดับสามในการแข่งขันวิ่งมาราธอนฟิลาเดลเฟียปี 2005 ^{[ 2 ]}ในฤดูใบไม้ผลิถัดมา เธอทำเวลาได้ 2:40:23 ในการแข่งขันวิ่งมาราธอนบอสตัน ปี 2006 ซึ่งทำให้เธอได้อันดับสองในหมู่นักวิ่งหญิงชาวอเมริกันและอันดับที่ 16 โดยรวม^{[ 3 ]}

ในการแข่งขันวิ่งมาราธอน Twin Cities ปี 2006 Lilienthal ทำเวลาได้ดียิ่งขึ้นไปอีกเป็น 2:35:51 ซึ่งทำให้เธอมีคุณสมบัติเข้าร่วมการแข่งขันวิ่งมาราธอนคัดเลือกโอลิมปิกของสหรัฐอเมริกา ในปี 2008 ^{[ 4 ]}

ในปี 2550 ขณะที่อาศัยอยู่ในมินนิอาโปลิสและเป็นตัวแทนของMinnesota Distance Eliteลิเลียนธาลได้อันดับสามในการแข่งขันวิ่งฮาล์ฟมาราธอนชิงแชมป์สหรัฐฯ ที่เมืองฮิวสตันด้วยเวลา 1:12:46 ^{[ 4 ]}

ในการแข่งขันคัดตัวโอลิมปิกของสหรัฐอเมริกาที่บอสตันในปี 2008 ลิเลียนธาลได้อันดับที่ 85 จากผู้หญิง 148 คน ด้วยเวลา 2:48:46 ^{[ 5 ]}

เธอจบอันดับที่ 22 ในการคัดเลือกโอลิมปิกปี 2012 ด้วยเวลา 2:37:03 ^{[ 6 ]}

เธอคว้าอันดับ 3 ในการแข่งขันวิ่งฮาล์ฟมาราธอนชิงแชมป์สหรัฐอเมริกา ด้วยเวลา 1:11:45 ซึ่งทำให้เธอมีสิทธิ์เป็นตัวแทนสหรัฐอเมริกาเข้าร่วมการแข่งขันวิ่งฮาล์ฟมาราธอนชิงแชมป์โลกปี 2012 ที่ประเทศบัลแกเรีย

ลิเลียนธาลกลับมาลงแข่งขันอีกครั้งในรายการวิ่งมาราธอนทวินซิตี้ส์ ปี 2013 โดยได้อันดับที่สี่ด้วยเวลา 2:34:50 ซึ่งเป็นสถิติส่วนตัวที่ดีที่สุดของเธอ ผลงานนี้ยังทำให้เธอมีคุณสมบัติเข้าร่วมการแข่งขันวิ่งมาราธอนคัดเลือกโอลิมปิกของสหรัฐอเมริกาปี 2016 ที่ลอสแอนเจลิสอีก ด้วย ^{[ 4 ​​]}

เธอย้ายไปอยู่ที่พอร์ตแลนด์ รัฐเมนในปี 2014 และชนะการแข่งขันวิ่งBeach to Beacon 10K ประเภทหญิงของรัฐเมน เวลาของเธอคือ 33:39 ซึ่งเป็นเวลาที่เร็วที่สุดที่ผู้หญิงจากรัฐเมนเคยทำได้ในรายการนี้^{[ 7 ]}เธอคว้าแชมป์รัฐเมนซ้ำอีกครั้งในปี 2016 และ 2018 ^{[ 8 ]}

ในการแข่งขันวิ่งมาราธอนรอบคัดเลือกโอลิมปิกของสหรัฐอเมริกาปี 2016 ลิเลียนธาลไม่สามารถวิ่งให้จบได้ในวันที่อากาศร้อนและแดดจัดในลอสแอนเจลิส นักวิ่งหญิงกว่า 25% ถอนตัวออกจากการแข่งขัน^{[ 5 ]}

Lilienthal ได้อันดับที่ 29 ในการแข่งขัน Chicago Marathon ปี 2017 ด้วยเวลา 2:44:05 ซึ่งทำให้เธอมีคุณสมบัติเข้าร่วมการแข่งขัน United States Olympic Trials (มาราธอน) ปี 2020ที่แอตแลนตา^{[ 9 ]}

ในฤดูใบไม้ร่วงปี 2019 ลิเลียนธาลให้กำเนิดบุตรชาย เธอวิ่ง 65 ถึง 75 ไมล์ต่อสัปดาห์จนถึงไตรมาสที่สามของการตั้งครรภ์^{[ 10 ]}

ลิเลียนธาลกลับมาฝึกซ้อมอีกครั้งหลังจากที่ลูกชายของเธอเกิด แต่ไม่มีเวลาเพียงพอที่จะกลับมาฟิตเหมือนเดิม เธอเข้าร่วมการแข่งขันวิ่งมาราธอนคัดเลือกโอลิมปิกสหรัฐฯ ปี 2020 ในเดือนกุมภาพันธ์ 2020 แต่ถอนตัวออกกลางทาง^{[ 11 ]}