Lotta Kilian, geboren 1981 in Hamburg, studierte zunächst Medienkultur, Visuelle Kommunikation und Psychologie an der Universität Hamburg und der Hochschule für bildende Künste Hamburg (2001-2005). Danach besuchte sie des European Film College in Dänemark (2005-2006) und begann 2007 ein Kamerastudium an der Hochschule für Film und Fernsehen 'Konrad Wolf' in Potsdam-Babelsberg.

2012 erhielt sie, noch als Studentin, für ihre Arbeit bei dem mehrfach ausgezeichneten Kurz-Dokumentarfilm "Wir sterben" den deutschen Kamerapreis sowie mehrere Nominierungen für andere Filmpreise. Ebenfalls 2012 machte Kilian ihr Diplom, gefolgt von zwei Jahren als Meisterschülerin. Anschließend begann sie, als freiberufliche Kamerafrau zu arbeiten. "Top Girl oder la déformation professionnelle" (2014), ihr Debüt als Bildgestalterin bei einem Langfilm, feierte im Forum der Berlinale 2014 Premiere. Dort lief 2016 auch der Dokumentarfilm "Landstück", bei dem sie mit Regisseur Volker Koepp arbeitete.

In den nächsten Jahren wirkte Kilian als Kamerafrau bei unterschiedlichsten Projekten mit. So zum Beispiel an dem TV-Dokumentarfilm "Ich will - Frauen im Topmanagement" (2016), der Netflix-Dokuserie "Hyperdrive" (2018), mehreren Folgen der Serie "Großstadtrevier" (2020), der vielgelobten Jugendserie "Druck" (2020-2021) und der Serie "Becoming Charlie" (2022). Bei Hans-Christian Schmids hoch gelobtem Kinofilm "Wir sind dann wohl die Angehörigen" (2022) war sie unter Chefkameramann Julian Krubasik für die Kameraführung zuständig.

2023 wurde der Fernsehfilm "Nichts, was uns passiert" (Regie: Julia C. Kaiser) ausgestrahlt, ein Drama über die Folgen einer Vergewaltigung in einer Beziehung. Im gleichen Jahr startete das ländliche, im Jahr 1918 spielende Drama "Luise" in den Kinos, für das Kilian beim Festival Camerimage (Polen) in der Sektion Cinematographers' Debuts Competition nominiert war. Beim Deutschen Filmpreis 2024 erhielt sie für "Luise" eine Nominierung in der Kategorie Beste Kamera/Bildgestaltung.

Lotta Kilian ist unter anderem Vorstands- und Gründungsmitglied von Cinematographinnen - Women Cinematographers Network. Sie lebt in Berlin.