Στη λογοτεχνία πρωτοεμφανίστηκε το 1944 με δημοσιεύσεις στο περιοδικό "Νεανική Φωνή" και στον "Παλμό". Το 1958 κυκλοφόρησε η πρώτη ποιητική συλλογή της, με τίτλο "Ποιήματα". Ακολούθησαν οι συλλογές "Τοπία από την καταγωγή και την περιπλάνηση του Υκ" (1965), "Έξι επεισόδια από τον κύκλο των τεράτων" (1971), "Τα μεγάφωνα" (1973), "Οι λέξεις και τα πράγματα" (1983) και τα δοκιμιακά κείμενα "Το πρόβλημα της μεθόδου στη μελέτη της ποίησης" (1972), "Γενικά και ειδικά για την ποίηση" (1993). Μετέφρασε στα ελληνικά έργα των Guillaume Apollinaire, C. M. Bowra, Claude Mosse, Jacqueline de Romilly και Dylan Thomas. Συνεργάστηκε με τα περιοδικά "Τομές", "Ζυγός", "Νέα Ποίηση", "Νέα Ελληνικά", "Εποχές", κ.ά. Το 1973 τιμήθηκε με το Β΄ Κρατικό Βραβείο Κριτικής-Δοκιμίου για τη μελέτη της "Το πρόβλημα της μεθόδου στη μελέτη της ποίησης" και το 1994 με το Κρατικό Βραβείο Δοκιμίου για το "Γενικά και ειδικά για την ποίηση".
Η Λύντια Στεφάνου τοποθετείται στη μεταπολεμική ελληνική ποίηση. Στην πρώτη της ποιητική συλλογή αντλεί τη θεματική της από τα βιώματα της περιόδου της γερμανικής κατοχής, ενώ στην πορεία του έργου της στράφηκε προς την προσπάθεια απεικόνισης του αδιεξόδου του ανθρώπου μπροστά στις απάνθρωπες συνθήκες ζωής του σύγχρονου κόσμου. Βασικό χαρακτηριστικό της γραφής της είναι ο συνδυασμός του λυρικού στοιχείου με τη θεωρητική σκέψη, η οποία πηγάζει από τη θητεία της στη λογοτεχνική κριτική και τη θεωρία της λογοτεχνίας. Στις αρχές της δεκαετίας του 1980 ήταν ανάμεσα στα ιδρυτικά μέλη του Συμποσίου Ποίησης στην Πάτρα, στο οποίο παρουσίασε το έργο πολλών νέων ποιητών. Επίσης, πρωτοστάτησε στην ίδρυση της Εταιρείας Συγγραφέων το 1981 και έπαιξε σημαντικό ρόλο στη θέσπιση της Παγκόσμιας Ημέρας Ποίησης το 1997, προτείνοντας να καθιερωθεί η 21η Μαρτίου, ημέρα της εαρινής ισημερίας, ως η ημέρα εορτασμού της ποίησης. Πέθανε στην Αθήνα το πρωί της 6ης Φεβρουαρίου 2013, από τα σοβαρά προβλήματα υγείας που αντιμετώπιζε, σε ηλικία 86 ετών.