Το μυθιστόρημα αφηγείται την ιστορία της αγάπης μεταξύ του νεαρού, άπειρου αριστοκράτη Felix de Vandenesse και της παντρεμένης κοτέμης de Mortsauf, δυσαρεστημένος με τον κάποτε γαμήλιο γάμο του με έναν πλούσιο αλλά αγαπικό γαιοκτήμονα. Η σχέση μεταξύ των δύο, γεμάτη βαθιά συναισθήματα, παραμένει - λόγω της θέλησης που συνδέεται με τις παραδοσιακές αρχές μιας γυναίκας - στο τέλος της πλατωνικής αγάπης. Αντικαθιστώντας με επισκέψεις στην κοιλάδα του Λίγηρα, όπου συναντά την κυρία de Mortsauf, ο Felix κάνει καριέρα στο Παρίσι, όπου ξεκινά μια σχέση με έναν Άγγλο αριστοκράτη, Lady Dudley. Τα νέα αυτού του γεγονότος προκαλούν κατάθλιψη και, ως εκ τούτου, στο θάνατό της ως αποτέλεσμα χρόνιας καρδιακής νόσου.
Ο Balzak βασίστηκε στην ιστορία του Felix de Vandenesse στη δική του σχέση με τη Laura de Berny, βασισμένη σε αυτήν μια περιγραφή της εμφάνισης και του χαρακτήρα της κυρίας de Mortsauf, καθώς και πολλές λεπτομέρειες από τη βιογραφία της ηρωίδας, συμπεριλαμβανομένων των καρδιακών παθήσεων. Με τη σειρά του, η φιγούρα του νεαρού αριστοκράτη μοιάζει από πολλές απόψεις με τον ίδιο τον μυθιστοριογράφο όταν ήταν ακόμη νέος, άπειρος και έκανε τα πρώτα του βήματα στο Παρίσι, επίσης η δύσκολη παιδική ηλικία του de Vandenesse μοιάζει σε μεγάλο βαθμό με την προσωπική εμπειρία του Balzak.
Μετά τη δημοσίευση, η Λίλια στην κοιλάδα αντιμετώπισε σοβαρές ηθικές και πολιτικές επιθέσεις. Ο τελευταίος αφορούσε ιδιαίτερα τη φιγούρα του Κόμη ντε Μόρσαουφ, του οποίου η ευαισθησία και ο κυνισμός της ζωής τον Balzak τόνισε εξίσου με τις συντηρητικές απόψεις του. Άλλοι κριτικοί θεώρησαν το τραγούδι ανήθικο, που περιείχε κάτω από το κάλυμμα των συμβόλων και της υπέροχης γλώσσας τον έπαινο της ελεύθερης αγάπης και τις παραβιάζοντας ηθικές συμβάσεις.
