В жизни Лидии Владимировны был единственный любимый муж – известный на весь мир киноактёр, певец, композитор и поэт Александр Вертинский. С будущим супругом Лидия познакомилась в 1940 году в Шанхае, куда великий артист приехал на гастроли. До этого Александр проживал в Европе и США.

Лидии на тот период было 17 лет, а Александру Николаевичу – 51 год. Вместе с подругой девушка посетила концерт своего кумира, чьи пластинки она регулярно слушала, и была восхищена обаянием и изысканными манерами артиста. После их знакомства Александр в течение двух лет ухаживал за девушкой.

В 1942 году, несмотря на протесты матери, которую пугала большая разница в возрасте, Лидия зарегистрировала брак с артистом и даже обвенчалась с ним. В 1943 году у Лидии и Александра Николаевича родилась дочь Марианна. В этот же год осенью Александру дали разрешение на проживание в СССР, и артист вместе с супругой, дочерью и тёщей переехал в Москву.

В столице семью поселили в гостинице «Метрополь», где они жили в течение трёх лет. Именно там в 1944 году у Лидии родилась вторая дочь. Девочку назвали Анастасией. В 1946 году семье выдали в Москве большую квартиру, где Лидия жила до конца своих дней. В 1952 году Лидия Владимировна дебютировала в кино и периодически стала появляться на телеэкранах в разных картинах.

Вместе с Александром Николаевичем актриса прожила 15 счастливых лет. Несмотря на разницу в возрасте, супругов связывала любовь и забота друг о друге. Александр обеспечивал семью, гастролируя по разным городам и странам. Во время гастролей артист регулярно писал жене трогательные письма. Домом Лидии занималась её мать, а за детьми смотрели няни.

В 1957 году Александр ушел из жизни. В дальнейшем верная супруга больше не выходила замуж и не заводила романов. Чтобы заработать средства для жизни, она устроилась на полиграфический комбинат, также она рисовала пейзажи на заказ.

В пожилом возрасте Лидия Владимировна вела затворнический образ жизни.

В конце 2013 года актриса умерла в московской больнице. Причиной смерти Вертинской были проблемы с сердцем и атеросклероз. Похоронили актрису рядом с мужем на Новодевичьем кладбище.