Atlet yang akrab dipanggil Butet ini memperoleh gelar juara dunia untuk kali pertama saat berpasangan dengan Nova Widianto di Kejuaraan Dunia 2005 di Anaheim, Amerika Serikat.
Emas kedua Nova Widianto/Liliyana Natsir diperoleh saat Kejuaraan Dunia 2007 di Kuala Lumpur, Malaysia.
Saat dipasangkan dengan Tontowi Ahmad, Liliyana memperolah emas Kejuaraan DUnia 2013 di Guangzhou, China.
Tontowi Ahmad/Liliyana Natsir berpeluang menambah perolehan medali di Kejuaraan Dunia 2017 di Glasgow, Skotlandia, pada 21-27 Agustus 2017.