Markova wurde als Lillian Alicia Marks als Kind irisch-jüdischer Eltern am 1. Dezember 1910 in London geboren. Ab dem Alter von acht Jahren erhielt sie wegen Problemen mit ihren Beinen auf ärztlichen Rat hin Ballettunterricht. Zu ihren Mitschülern gehörten auch Serafima Astafieva und Enrico Cecchetti.
Entdeckt wurde sie einige Jahre später von Djagilew. Er engagierte die 14-jährige für seine Ballets Russes und ging mit ihr durch ganz Europa auf Tournee. Sie war damals das jüngste Mitglied in seinem Ballett-Ensemble. Er war es auch, der ohne ihre Zustimmung ihren Namen in Markova änderte, da sie als Nicht-Russin einen russischen Namen brauchte.
1963 verlieh ihr Königin Elisabeth II. den Titel Dame Commander des Order of the British Empire. Im selben Jahr setzte sie sich als Tänzerin zur Ruhe. Bis dahin hatte sie alle großen Partien einer Balletttänzerin getanzt. Die 1,58 Meter große Tänzerin wog während ihrer aktiven Zeit nie mehr als 44 Kilogramm.
Trotz ihres Ruhestandes arbeitete sie jedoch weiter als Ballettlehrerin. Von 1963 bis 1970 arbeitete sie an der Metropolitan Opera in New York. Ihre Autobiographie betitelte Markova mit der Überschrift Giselle and I.
Markova starb einen Tag nach ihrem 94. Geburtstag an einer Hirnblutung.