Lilienthal, židovského původu, se narodil v Moskvě, Ruské říši, a přestěhoval se do Maďarska ve věku dvou let. Hrál za Maďarsko ve třech šachových olympiádách: Folkestone 1933
(s skóre +7−0=6 jako rezerva, pátý hráč v týmu), Varšava 1935 (s skóre +11−0=8 na druhé desce) a Stockholm 1937 (s skóre +9−2=6 na, vedl svůj tým k stříbrné medaile). Vyhrál individuální zlatou medaili pro svou desku (rezervu a druhou desku) na olympiádách v letech 1933 a 1935 a měl čtvrtý nejlepší výsledek na první desce v roce 1937. Jeho celkový skóre na olympiádě bylo 75,51%.