Nació el 29 de marzo de 1957 en Ciudad de México. Estudió la licenciatura en física en la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM). Posteriormente cursó la maestría y el doctorado en astronomía en la Universidad de California, en Berkeley. Después de una estancia posdoctoral en el Observatorio Astrofísico de Arcetri, en Florencia, Italia, se incorporó al Instituto de Astronomía de la unam y, en 1996, se trasladó al campus Morelia de la misma, donde participó en la creación del Instituto de Radioastronomía y Astrofísica (IRyA), del que fue secretaria académica, de 2003 a 2007, y directora en los periodos 2007-2011 y 2011-2015.

Ha impartido clases de Astronomía y Física en la UNAM y en la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, asimismo ha dirigido varias tesis de licenciatura y doctorado. Es investigadora nivel III del Sistema Nacional de Investigadores. De 1997 a 2003 participó con el Grupo de Trabajo sobre Formación Estelar y de 2003 a 2009 con el Comité Organizador de la División de Medio Interestelar de la Unión Astronómica Internacional.

La doctora Lizano estudia la formación de estrellas en nuestra galaxia. Ha hecho aportaciones fundamentales al entendimiento contemporáneo del fenómeno del nacimiento estelar, tanto desde el punto de vista teórico como observacional. Sus investigaciones incluyen modelos teóricos de cómo dentro de grandes nubes galácticas de polvo y gas se forman pequeños núcleos densos, y cómo éstos se condensan y colapsan por su propia gravedad para formar en su centro una estrella o grupo de estrellas. También se ha interesado en el estudio de los poderosos vientos bipolares que se producen en los soles en formación, mucho más potentes que los de nuestro Sol y que destruyen la nube materna, y en la formación de los discos protoplanetarios de polvo y gas alrededor de las estrellas, en los que se originan los sistemas planetarios.

Sus artículos de investigación han recibido casi ocho mil citas en la literatura internacional. También ha escrito artículos de divulgación y capítulos de libros. Es miembro de la Academia Mexicana de Ciencias y de la Sociedad Mexicana de Física; de 2002 a 2004 fue consejera de la American Astronomical Society.

En 1986 obtuvo el Premio de Investigación Mary Elizabeth Uhl, por el Departamento de Astronomía de la Universidad de California, en Berkeley; en 1996 la distinción Universidad Nacional para Jóvenes Académicos, en el área de Investigación en Ciencias Exactas y el Premio de Investigación Científica, en el área de Ciencias Exactas, de la Academia Mexicana de Ciencias; en 1998-1999 la beca Guggenheim; en 2001 el Premio a la Investigación Científica, de la Sociedad Mexicana de Física; en 2006 el Premio a la Investigación Científica y Humanística, del Consejo Estatal de Ciencia y Tecnología del estado de Michoacán; en 2010 la Medalla Marcos Moshinsky, del Instituto de Física de la unam y en 2012 el Premio Nacional de Ciencias y Artes, en el área de Ciencias Físico-Matemáticas y Naturales. Actualmente es vicepresidenta de la Academia Mexicana de Ciencias, por lo que a partir de 2020 se convertirá en su próxima presidenta.

Electa el 1 de octubre de 2018, la doctora Susana Lizano ingresó a El Colegio Nacional el 30 de noviembre del mismo año. Su discurso de ingreso, El nacimiento de los sistemas planetarios, fue contestado por el doctor Manuel Peimbert.