È stata una delle attrici più significative dello spettacolo italiano, avendone attraversato con grande versatilità, sempre da protagonista, tutti i generi e tutte le modalità espressive. Promettente campionessa di nuoto, si innamorò ben presto del teatro e, sfidando la legittima perplessità dei genitori e i motteggi degli ancora più dubbiosi sei fratelli, si presentò dal grande comico genovese Gilberto Govi, che nel 1933 la scritturò per un piccolo ruolo ne I manezzi pe' majâ na figgia di Nicolò Bacigalupo. Dopo sei anni lasciò la compagnia di Govi perché aveva avvertito la necessità di sottrarsi al condizionamento del dialetto, così si trasferì a Roma, riuscendo a farsi scritturare da Anton Giulio Bragaglia e dal suo mitico Teatro delle Arti, per poi recitare accanto ai grandi del palcoscenico, come Ruggero Ruggeri, Renzo Ricci, Salvo Randone, Luigi Cimara, Laura Adani,... In questi anni l'attrice diede prova di grande versatilità, interpretando svariati ruoli del repertorio classico, moderno e contemporaneo e dimostrando, inoltre, una naturale inclinazione per il genere comico. Dimostrò infatti una prorompente verve comica, ma in negli anni seguenti ottenne una sicura affermazione anche nei ruoli drammatici. Nell'immediato dopoguerra si era imposta definitivamente sul versante della commedia brillante ottenendo, dal 1949 al 1952, il "nome in ditta" accanto a Ernesto Calindri, Franco Volpi e Lia Zoppelli, coi quali lavorò su testi di Shaw e Wilde. Ma non si limitò al solo genere d'evasione. In seguito infatti, si prefisse traguardi molto più impegnati, non disdegnando però la commedia brillante. Come prima cosa passò al Teatro Stabile di Genova dove ebbe modo di maturare le sue qualità interpretative (Celestina di De Rojas, Piccoli borghesi di Gor'kij, Colomba di Anouilh). In seguito lavorò al fianco di grandi registi, come Luchino Visconti, Giorgio Strehler e Ivo Chiesa, interpretando opere di grandi autori del teatro classico e contemporaneo, come Giacosa (Come le foglie), Feydeau (Il tacchino), O'Neill (L'estro del poeta) e Goldoni (Le baruffe chiozzotte, I rusteghi). Raggiunse l'apice della sua interpretazione drammatica con Madre Coraggio di Brecht, diretta da Luigi Squarzina nel 1970. Grazie a questa interpretazione Lina Volonghi ebbe l'occasione di dare l'ennesima prova della sua eccellente professionalità nel rivestire con sorprendente naturalezza anche ruoli lontani dal suo modo di intendere e sentire la vita. Intanto si era affermata anche sul piccolo schermo come raffinata ed incisiva interprete di sceneggiati di grande successo, come L'idiota (1959), riduzione televisiva dell'omonimo romanzo di Dostoevskij diretta da Giacomo Vaccari. Gli ultimi anni li dedicò completamente al teatro. Di quell'ultimo periodo sono da ricordare: La brocca rotta di Kleist (1983), Buonanotte mamma di Marsha Norman (1984) e Bussando alla porta accanto di Dorin (1986), spettacolo con cui l'attrice diede l'addio alle scene perché colta da un improvviso attacco cardiaco che le impedì di riprendere a lavorare.