Lisa Maria Potthoff wurde am 25. Juli 1978 in Berlin geboren und wuchs in der Nähe von München auf. Nachdem sie im Alter von 14 Jahren als Komparsin in einer Folge von "Derrick" zu sehen war, trat sie ab dem 16. Lebensjahr in kleineren Rollen in Serien wie "Marienhof" und "Flughafenklinik" als Schauspielerin in Erscheinung. 1997 begann sie eine zweijährige Ausbildung am Münchner Schauspielhaus. Es folgten Bühnenauftritte am Münchner Volkstheater und am Theater Dortmund sowie zahlreiche TV-Nebenrollen, darunter in Serien wie "Soko 5113", "Bei aller Liebe" (in 30 Folgen) oder "Polizeiruf 110" und in Fernsehspielen wie Dominik Grafs hoch gelobtem Drama "Bittere Unschuld" (1999). Mit einer Hauptrolle in dem TV-Thriller "Die Tochter des Kommissars" (2001) erregte sie schließlich die Aufmerksamkeit von Kritik und Publikum.

Der Durchbruch beim Film gelang Potthoff 2003 mit einer Rolle in Gregor Schnitzlers "Soloalbum" an der Seite von Matthias Schweighöfer. Mit Rollen in so unterschiedlichen Filmen wie der preisgekrönten Satire "Am Tag als Bobby Ewing starb", Sherry Hormanns Fußballkomödie "Männer wie wir",  in der sie die Trainerin einer schwulen Fußballmannschaft spielte, und der romantischen Wintersportkomödie "Schwere Jungs" festigte Lisa Maria Potthoff ihren Ruf als eine der vielversprechendsten Schauspieler*innen des jungen deutschen Kinos.

Nach prägnanten Nebenrollen in gleichermaßen ambitionierten wie leicht frivolen Komödien wie Marc Rothemunds "Pornorama", Maggie Perens "Stellungswechsel" und Christian Züberts "Hardcover" spielte Potthoff 2008 ihre erste große Kinohauptrolle: In Joseph Vilsmaiers mit Spannung erwartetem Drama "Die Geschichte vom Brandner Kaspar" nach dem berühmten bayerischen Volksmärchen verkörperte sie an der Seite von Franz Xaver Kroetz die liebenswerte Enkelin des Titelhelden.

Es folgen Rollen in mehreren Fernsehspielen, darunter die Multikulti-Komödie "Zimtstern und Halbmond" (2010) nach einem Drehbuch von Daniel Speck sowie Rainer Kaufmanns Drama "Blaubeerblau" (2011). 2011 war Potthoff auch wieder in zwei ambitionierten Kinoproduktionen zu sehen: "Der Himmel hat vier Ecken", eine Mischung aus Coming-of-Age-Geschichte und Milieustudie, und Marcus H. Rosenmüllers Historienkomödie "Der Sommer der Gaukler".

Auch in Rosenmüllers nächstem Film "Wer's glaubt, wird selig" (2012) hatte Potthoff eine tragende Rolle: Sie spielte eine Bewohnerin eines bayerischen Skiortes, deren plötzlich verstorbene, herrische Mutter heiliggesprochen werden soll, um Wallfahrtstouristen anzulocken.

Im selben Jahr wurde sie für ihre Hauptrolle in dem Drama "Tödlicher Rausch" für den Bayerischen Fernsehpreis nominiert. Darin spielte sie eine Dorfbewohnerin, die den vermeintlichen Unfalltod ihres jüngeren Bruders untersucht. Weitere prägnante Fernsehrollen hatte sie als Kriminalbeamtin in dem Thriller "Blutadler" (2012) und in Lars Beckers Krimikomödie "Trau niemals deiner Frau" (AT 2012), als Unternehmersgattin, die von ihrer Vergangenheit als Einbrecherin eingeholt wird.

Basierend auf den erfolgreichen Eberhofer-Krimis von Rita Falk, entstand 2013 mit "Dampfnudelblues" die erste Leinwandadaption der Geschichten um den ehemaligen Kriminalbeamten Franz Eberhofer, der als Polizeihauptmeister in die niederbayerische Provinz strafversetzt wird. Potthof spielte darin eine ambitionierte Verwaltungsangestellte und Freundin der linkischen Hauptfigur, eine Rolle, die sie jeweils unter der Regie von Ed Herzog auch in den folgenden Jahren in den zahlreichen Fortsetzungen der Reihe übernahm, darunter in "Winterkartoffelknödel" (2014), "Grießnockerlaffäre" (2017), und "Kaiserschmarrndrama" (2020). 

Regisseur Hannu Salonen besetzt Potthoff in seinem Historienthriller "Die Hebamme" (2014, TV) in einer zentralen Rolle als standesbewusste Arzttochter und Stadthebamme. Von ihrer resoluten Seite zeigt Potthoff sich auch in der Kinokomödie "Männerhort", als schwangere Frau eines entnervten Dixi-Klo-Vertreters (Christoph Maria Herbst). "Mörderhus - Der Usedom-Krimi" (2014), der erste Teil einer neuen Krimireihe, zeigte Potthoff als Hauptkommissarin auf der Insel Usedom - eine Rolle, die sie in insgesamt sechs Krimis der Reihe spielte, bis sie 2019 mit "Winterlicht" aus der Serie ausstieg, indem ihre Figur einem Mord zum Opfer fiel.

Ab 2018 spielte sie die titelgebende Kommissarin in der in der Regel einmal jährlich ausgestrahlten ZDF-Thrillerreihe "Sarah Kohr", der vier Jahre zuvor, 2014, ein erster Film, ebenfalls mit Potthoff als Kohr, vorausgegangen war. Daneben übernahm sie TV-Rollen in der Serie "Skylines" (2019), in dem Improvisations-Roadmovie "Für immer Sommer 90" (2020) mit Charly Hübner, als investigative Journalistin in dem Politthriller "Gefährliche Wahrheit" (2021), als idealistische Pharmakonzern-CEO in "Eine riskante Entscheidung" (2021) und als kämpferische Anwohnerin in der Miniserie "Herzogpark" (2022).  

Auf der Kinoleinwand war sie zuvor in einer Nebenrolle in der Komödie "Es ist zu deinem Besten" (2020) zu sehen, über drei Väter, die die Verehrer ihrer Töchter vergraulen wollen, und danach wieder in den Eberhofer-Krimis, etwa 2023 im neunten Teil der Reihe, "Rehragout-Rendezvous".