Родилась в селе Варламово Троицкого уезда Оренбургской губернии (ныне Чебаркульский район Челябинской области).
Её отец, Н. Е. Сейфуллин, православный священник татарского происхождения, в молодые годы сам пытался сочинять прозу, сумел опубликовать небольшую повесть «Из мрака к свету». Сочинять Сейфуллина начала с 7 лет, её первый (неоконченный) роман так и назывался — «На заре юности».
Окончила гимназию в Омске. Работала учителем начальных школ. Заведовала библиотечной и внешкольной работой уездного земства. В 1917 Лидия Николаевна Сейфуллина — уездный земский гласный. Тогда же вступила в партию эсеров, но уже в 1919 вышла из партии. В 1919—1921 работала библиотекарем в Челябинске и писала для организованного ею детского театра.
В 1920 Сейфуллина учится в Москве на Высших научно-педагогических курсах. С 1921 Сейфуллина — секретарь Сибгосиздата. Участвовала в работе журнала «Сибирские огни». В газетах, в частности в «Советская правда», печаталась под псевдонимом «Библиотекарь» или инициалами «Л. С.», «Л. Н.», «Л. О».
С 1923 жила в Москве и Ленинграде. Жила в «Доме писательского кооператива» в Камергерском переулке. Похоронена на Введенском кладбище в Москве.
Муж — литературный критик Валериан Правдухин.
Литературную известность Сейфуллина получила как автор повестей «Правонарушители» (1922, была переведена и на другие языки), «Перегной» (1923), «Виринея» (1924). Последнюю повесть вместе с мужем переработала в пьесу (1925), которая часто шла на сцене. Художественное мастерство обеспечивало произведениям Сейфуллиной особую популярность. Живо и красочно рассказывает Сейфуллина о революции в деревне. Острая классовая борьба, расслоение деревни особенно ярко показаны в «Перегное». Поездки в Турцию (1924) и по Европе (1927) дали материал для публицистических очерков Сейфуллиной.
На одном из заседаний Союза писателей в 1930 году выступила с резкой критикой А.С.Грина, назвав его идеологическим врагом, которому нельзя помогать ни при каких обстоятельствах(ВГТРК "Человек из несбывшегося").