por En la Universidad de la República, estudió Historia del Arte, Derecho y Musicología, donde fue capturado por su cine club. Allí, además de ver películas clásicas europeas (De Sica, Vigo), empezó a rodar cortometrajes con sus compañeros de afición. Desde el inicio sus temáticas se vincularon a los oprimidos (campesinos, trabajadoras de casa particular) y a la experimentación (El joven del trapecio volante).
Regresó a Alemania en 1954, donde a partir de 1958 desarrolló una carrera prolífera (33 filmes de ficción entre cortos y largometrajes, más nueve documentales) y se instaló como uno de los grandes nombres del Nuevo Cine Alemán.
Interesado en los procesos sociales de América Latina, regresó al continente en los setenta, rodando en Chile La Victoria (marzo de 1973), filme que contó con guion del escritor chileno Antonio Skármeta y dirección de fotografía de Silvio Caiozzi. La historia, cuyo telón de fondo fueron las elecciones parlamentarias, muestra hechos, demandas sociales y el rol de las mujeres por entonces. Filmada para la TV germana, se estrenó el 17 de septiembre de 1973 y recién fue conocida en Chile en 2020, gracias al Goethe-Institut y al Museo de la Memoria, siendo presentada en la Cineteca Nacional.
Tras el golpe, Lilienthal ayudó a la salida de Chile de Raúl Ruiz y del propio Skármeta, cuya novela El ciclista del San Cristóbal llevó a la pantalla en 1988.
De su interés por América quedan también Reina la tranquilidad en el país (1975, igualmente con guion de Skármeta) y La insurrección. Su filme El autógrafo (1984), aunque rodado en Portugal, está basado en Cuarteles de invierno del escritor Osvaldo Soriano.
En 1979 estrenó David, filme sobre la identidad judía, mediante la historia de la huida de los nazis del hijo adolescente de un rabino y que le valió de Oso de Oro en el Festival de Berlín.
A comienzos de la década, Skármeta decía de él: «Se acerca al mundo de sus personajes de puntillas y en un silencio tal, como si no quisiese herirlos con su presencia. No elige como protagonistas a los grandes héroes de la historia, sino a personas soñadoras o castigadas por los golpes del destino«. Y el escritor sobre cine y editor alemán Michael Töteberg, agregaba: “es un mago del cine. Domina el truco de extraer chispas de poesía de las banalidades de la vida cotidiana y las catástrofes políticas del siglo. En sus películas reúne una familia, gente de todas partes del mundo, náufragos y personajes liminales, soñadores y garrones. Son personas que no tienen mayores riquezas, una posición segura o algún poder; son personas expuestas a la opresión y la persecución, pero que no han perdido la esperanza y las ganas de vivir.»
En 2009, fue galardonado con el Premio de Honor en el Festival de Cine de Múnich.
