Роман «Лилия долины» начал печататься в журнале «Ревю де Пари» в ноябре — декабре месяце 1835 года, затем публикация романа в этом журнале была прекращена. В июне 1836 года «Лилия долины» вышла отдельной книгой в издательстве Верде. В 1839 году появилось второе издание романа, а в 1844 году он вошел в состав «Человеческой комедии» (первое издание), в «Сцены провинциальной жизни».
Первоначальный замысел произведения возник у Бальзака в связи с выходом в свет и июне 1834 года психологического романа Сент-Бева «Сладострастие». Бальзак начинает в октябре 1834 года работу над «Лилией долины», которая, несмотря на ряд сюжетных совпадений, является своеобразной полемикой с книгой Сент-Бева. Если Сент-Бев в своем романе утверждал величие моральной победы героя над чувством и заставлял его найти успокоение в религии, то Бальзак в центре своего произведения ставит г-жу де Морсоф, жертву принципов католического долга и добродетели. В одном из писем Бальзак так определил тему романа: «Сражение, происходившее в... долине Эндра между г-жой де Морсоф и страстью». Г-жа де Морсоф умирает, раскаявшись в своей жертве. «Да, я хочу жить, — восклицает она перед смертью, — жить настоящей жизнью, а не обманом! Все было обманом в моей жизни, за последние дни я пересмотрела все эти лживые выдумки!»
В рассказе Феликса де Ванденеса о его детстве можно найти ряд эпизодов автобиографического характера (детство героя, описание коллежа ораторианцев, пансиона Лепитра).
Бюлоз без согласия Бальзака перепродал текст первой части романа редактору журнала «Ревю этранжер» («Иностранное обозрение»), выходившего с 1832 года в Петербурге на французском языке. В Петербурге «Лилия долины» появилась в печати в октябре 1835 года, раньше, чем в Париже.
Текст печатался по первой корректуре, поэтому были допущены грубейшие искажения: выпало первое письмо г-жи де Морсоф Феликсу, оказались напечатанными фразы, написанные Бальзаком для себя на полях, и т. д. Узнав о незаконной перепродаже рукописи романа, Бальзак отказался предоставить журналу «Ревю де Пари» его окончание. Тогда Бюлоз начал процесс против писателя, обвиняя его в нарушении взятых перед журналом обязательств. Процесс начался 20 мая 1836 года. Бальзак рассматривал свою борьбу с Бюлозом как борьбу за авторское право, борьбу против коммерсантов, дельцов от литературы. Он пишет статью «К истории процесса, возникшего в связи с «Лилией долины». Статья была напечатана в газете «Кроник де Пари» 4 июня, а затем перепечатана в качестве предисловия к первому изданию романа отдельной книгой (1836 год). 3 июня состоялось заключительное заседание суда, который отверг претензии Бюлоза к писателю. Это была большая моральная победа Бальзака.
Но как только «Лилия долины» вышла в издательстве Верде, началась травля писателя; особенно усердствовали журналы «Ревю де Де Монд» и «Ревю де Пари», редактируемые Бюлозом, к ним присоединились другие газеты и журналы. Рецензенты не критиковали роман за присущие ему недостатки композиции и стиля, а пользовались им лишь как поводом для самых различных нападок на писателя. Бальзак сообщал Ганской в начале августа 1836 года: «...Да, все газеты оказались враждебными «Лилии долины», все ее поносили, оплевывали. Неттмен (литературный критик) сообщил мне, что «Газетт де Франс» ее топила за то, что я не посещаю мессу, «Котидьен» из-за особой ненависти ко мне редактора, короче говоря, у всех находился какой-либо предлог».
После того как успокоились страсти, вызванные процессом с Бюлозом, роман не привлекал особого внимания критики. Интерес к нему возник вновь в 1853 году, когда на сцене Комеди Франсез с успехом была поставлена драма Теодора Баррьера «Лилия долины», написанная на основе романа Бальзака.