Родилась 22 ноября 1963 г. в Москве в семье Мариса Эдуардовича Лиепы (1936-1989) и Маргариты Ивановны Жигуновой (род. 1937). Отец - советский латвийский солист балета и педагог, народный артист СССР. Мать - актриса театра и кино. Брат - Андрис Лиепа (род. 1962) - солист балета, народный артист РФ, руководитель балетной труппы Государственного академического Большого театра Узбекистана имени Алишера Навои.
С шести лет Илзе Лиепа занималась на подготовительном отделении Московского академического хореографического училища (ныне - Московская академия хореографии).
В 1981 г. окончила Московское академическое хореографическое училище по классу Натальи Золотовой, в 1991 г. - педагогическое отделение Государственного института театрального искусства им. А. В. Луначарского (ныне - Российский институт театрального искусства - ГИТИС).
С 1981 по 2016 г. была солисткой, примой балета Государственного академического Большого театра (Москва). Исполняла партии в балетах: "Дон Кихот", "Раймонда", "Корсар", "Ромео и Джульетта", "Фантазии на тему Казановы", "Анюта", "Хованщина", "Щелкунчик" и др.
В 1989 г. на сцене Концертного зала им. П. И. Чайковского (Москва) прошел ее первый творческий вечер, в ходе которого Илзе Лиепа представила семь хореографических номеров. В дальнейшем неоднократно проводила творческие вечера, в т. ч. в Большом театре.
Илзе Лиепа выступала в России и за рубежом в сольных и концертных программах с классическим и современным балетным репертуаром: "Шехерезада", "Мадам Бовари", "Лебедь", "Видение розы".
Известна также как драматическая актриса. Она исполняла роли в антрепризных спектаклях "Ваша сестра и пленница..." по пьесе Людмилы Разумовской и "Ан-дер-сен" по произведению Ксении Драгунской, а также в постановках по пьесам Андрея Максимова - "Сон императрицы" (Московский театр "Модерн"), "Рамки приличий" и "День рождения Синей Бороды" (Московский академический театр им. Вл. Маяковского).
Кроме того, снималась в фильмах: "Блистающий мир" по роману Александра Грина (1984, режиссер Булат Мансуров), "Михайло Ломоносов" (1984-1986, Александр Прошкин), "Лермонтов" (1986, Николай Бурляев), "Первая любовь" (2009, Егор Дружинин) и др.
Принимала участие в дублировании мультипликационного фильма "Балерина" (2016, режиссеры Эрик Саммер и Эрик Уорин, Канада - Франция).
Является соучредителем "Русской национальной балетной школы Илзе Лиепа", Международной академии музыки Елены Образцовой, благотворительного фонда содействия развитию хореографического и изобразительного искусства "Илзе Лиепа", общественной организации "Союз женских сил". Член правления Благотворительного фонда им. Мариса Лиепы.
В 2010-х гг. вела программу "Балет FM" на радиостанции "Орфей". В 2011 г. вместе с Владимиром Познером была ведущей телевизионного проекта "Болеро" (Первый канал).
Член попечительского совета региональной общественной организации "Академия праздничной культуры".
Народная артистка РФ (2002).
Лауреат Государственной премии РФ в области литературы и искусства за 2002 г.
Отмечена театральными премиями "Хрустальная Турандот" (1998), "Чайка" (2000) и "Золотая маска" (2003).
Автор книг "Метод Лиепа. Философия тела" (2012), "Театральные сказки" (2014) и "Мой балет" (2018).
От брака с предпринимателем Владиславом Паулюсом имеет дочь Надежду (род. 2010). Первым супругом Илзе Лиепы был народный артист РФ скрипач Сергей Стадлер (род. 1962).