Κύριοι ερευνητικοί τομείς της Λίλιαν Καραλή πέρα από την Περιβαλλοντική Αρχαιολογία, αποτελούν η Ελληνική και παγκόσμια προϊστορία (Παλαιολιθική, Μεσολιθική, Νεολιθική, και Εποχή του Χαλκού), η Βιο-αρχαιολογία (ανθρώπινα, ζωικά κατάλοιπα, όστρεα χερσαίων-θαλασσίων μαλακίων) και η προϊστορική Τεχνολογία. Εχει λάβει διακρίσεις και βραβεία, έχει δώσει διαλέξεις σε Πανεπιστήμια, ερευνητικά κέντρα, Ιδρύματα και Μουσεία της Ελλάδος και του εξωτερικού σε Ευρώπη (Sorbonne, Toulouse κ.ά.), Αμερική (Harvard, Princeton, Santa Barbara) και Ασία (International Research Center Nichibunken, Sokendai, National Taipei University, Academia Sinica κ.ά.). Έχει διατελέσει μέλος επιστημονικών επιτροπών, μεταπτυχιακών εργασιών, διατριβών, συμβουλίων και εκλεκτορικών σωμάτων (όπως ΙΚΥ, ΔΟΑΤΑΠ, ΚΑΣ, Τοπικό συμβούλιο Ν. Αιγαίου) και έχει συμμετάσχει σε περισσότερα από 100 διεθνή συνέδρια. Διαθέτει πλούσιο ανασκαφικό και συγγραφικό έργο (10 βιβλία) και ειδικεύεται στη μελέτη για την ανασύσταση του παλαιοπεριβάλλοντος μέσω των γεωαρχαιολογικών και βιοαρχαιολογικών καταλοίπων (όστρεα, ζωικά και ανθρώπινα οστά). Αξίζει να σημειωθεί ως χαρακτηριστικό της πολυδιάστατης επιστημονικής της δραστηριότητας η αρχαιολογική μελέτη για την πραγματοποίηση μακέτας της Ακροπόλεως και της Αρχαίας Αγοράς, η οποία έχει εγκατασταθεί σε πάρκο-εκθεσιακό χώρο της Ταϊβάν, μαζί με άλλες αναπαραστάσεις των σημαντικότερων μνημείων του κόσμου. Για τη μελέτη αυτή της απενεμήθη έπαινος από το Μορφωτικό Τμήμα της διπλωματικής αντιπροσωπείας που εδρεύει στη χώρα μας. Το 2003 έπειτα από πολύχρονες προσπάθειες ίδρυσε το Εργαστήριο Περιβαλλοντικής Αρχαιολογίας που στεγάζει τα όνειρα μιας ομάδας εκκολαπτόμενων αρχαιολόγων και έχει στόχο την εκπαίδευση στη μελέτη αρχαιοπεριβαλλοντικού υλικού, την υποστήριξη της έρευνας και την ανάληψη αρχαιολογικών ερευνητικών προγραμμάτων.