1929 in Berlin geboren. 1939 Emigration nach Uruguay. Dort absolviert er das Gymnasium und beginnt das Studium der Kunstgeschichte und Jura. 1956 kehrt er nach Berlin zurück, wo er Malerei, später Fotografie und Film studiert. 1959 wird er Regie- und Produktionsassistent beim Südwestfunk, später Redakteur. Seit 1964 arbeitet Lilienthal als freier Regisseur und Autor von Experimental-, Dokumentar-, Fernseh- und Kinofilmen. Mitbegründer des Filmverlags der Autoren und 1985 erster Direktor der Abteilung Film und Medien an der Akademie der Künste in Berlin.