Als typisches Feuchtwiesengebiet wurde das Lilienvenn 1987 im Rahmen des Feuchtwiesenschutzprogramms NRW unter Schutz gestellt. Seitdem haben sich die Lebensbedingungen für Wiesenvögel und andere Bewohner der Feuchtwiesen im Lilienvenn kontinuierlich verbessert. Durch Hinzuziehung weiterer Flächen wurde das Gebiet sukzessive größer und umfasst heute 112 ha. Es hat einen stabilen Bestand von fünf bis sechs Brachvogelpaaren und bis zu zehn Kiebitzpaaren. Weitere Brutvögel sind Feldlerche, Schafstelze und Wachtel. Nach einer Umgestaltungsmaßnahme hat das Lilienvenn auch für rastende und überwinternde Vögel an Bedeutung gewonnen. Teilweise rasten bis zu 3000 Blässgänse im Gebiet. Mehrere hundert Tiere der arktischen Brutvögel sind den ganzen Winter über anwesend. Kraniche, Krickenten, Kampfläufer und Goldregenpfeifer gehören zu den regelmäßigen Durchzüglern.
Zusammen mit dem benachbarten NSG „Heckenlandschaft Kattenvenne“ ist das Lilienvenn der Laubfrosch-Hotspot im Kreis Steinfurt. An warmen Maiabenden ertönt hier ein beeindruckendes Froschkonzert. Das Lilienvenn ist größtenteils in Landesbesitz. Die verpachteten Grünlandflächen werden nach Naturschutzkriterien bewirtschaftet. Entsprechend vielfältig ist auch die Flora. Auf den Wiesen blühen Kuckucks-Lichtnelke, Sumpf-Schafgarbe und Margeriten. An den Gewässern tauchen immer wieder seltene Pionierpflanzen wie Pillenfarn, Zwergflachs und Sumpfquendel auf.
Für Besucher ist der Beobachtungsturm am Südrand des Lilienvenns ein beliebter Anziehungspunkt. Vor allem im Frühjahr lassen sich von dort viele Vogelarten beobachten. Er liegt direkt an der NaTourismusroute „Heckenroute“, die Radlern auf rund 35 Kilometern Länge nicht nur das Naturschutzgebiet, sondern auch die vielfältige Landschaft zwischen Lienen und Kattenvenne näherbringt.