После смерти Маяковского Лиля Брик занялась увековечиванием его памяти: подготовкой полного собрания сочинений и созданием библиотеки-музея.
С Осипом Бриком Лиля развелась ещё в 1925 году, однако бывшие супруги продолжали жить вместе. В 1930 году Лиля познакомилась с военачальником Виталием Примаковым – и вскоре вышла за него замуж. В течение пяти лет Примакову приходилось много ездить по стране, и Лиля везде следовала за мужем. А в 1935 году супруги поселились в Ленинграде – в одной квартире с Осипом Бриком и его новой возлюбленной Евгенией Соколовой.
В 1936 году Виталий Примаков был арестован, а через год расстрелян как враг народа. Убеждённая сторонница советской власти, Лиля Брик не сомневалась в виновности мужа. В 1957 году он был посмертно реабилитирован, и для неё это стало потрясением:
"К нам приходили его сотрудники, военные, тот же Уборевич… И я могла подумать – почему нет? – что и вправду мог быть заговор, какая-нибудь высокая интрига… И я не могу простить себе этих мыслей".
Уже осенью 1937 года Лиля Брик нашла нового возлюбленного – Василия Катаняна, литературоведа и биографа Маяковского. С ним она прожила до конца жизни.
Со временем Лиля Брик и Василий Катанян возобновили традицию литературных салонов Серебряного века и стали собирать у себя на квартире молодых поэтов и писателей. В пятидесятые годы частыми гостями у супругов были балерина Майя Плисецкая и композитор Родион Щедрин. Плисецкая в своих мемуарах писала:
"У Бриков всегда было захватывающе интересно. Это был художественный салон, каких в России до революции было немало. Но большевики, жёстко расправившиеся со всеми "интеллигентскими штучками", поотправляли российских "салонщиков" к праотцам… К концу пятидесятых, думаю, это был единственный салон в Москве".
Продолжалась и тесная дружба Лили с Осипом Бриком – вплоть до его смерти в 1945 году.
В конце пятидесятых годов началось то, что впоследствии назовут "антибриковской кампанией". Из книг и статей о Маяковском стали по возможности исключать упоминания о Лиле Брик.
Толчком к кампании послужил выход книги "Новое о Маяковском", включавшей в себя не публиковавшиеся ранее письма поэта к Лиле Брик.
В изданиях Союза писателей СССР стали печатать статьи, где книга критиковалась как "клевета" и "вторжение в частную жизнь" Маяковского. Не последнюю роль в "антибриковской кампании" сыграла сестра поэта – Людмила. В обращении к секретарю ЦК КПСС Михаилу Суслову она писала:
"Брат мой, человек совершенно другой среды, другого воспитания, другой жизни, попал в совершенно чужую среду, которая кроме боли и несчастья ничего не дала ни ему, ни нашей семье".
31 марта 1959 года ЦК КПСС принял специальное постановление о книге «Новое о Маяковском»:
"В книге содержатся материалы, искажающие облик выдающегося советского поэта; опубликована переписка, носящая сугубо личный, интимный характер, не представляющая научного интереса. Ряд других материалов, тенденциозно подобранных в книге, дают неверное представление о поэте, якобы находившемся в разладе с советской действительностью, что перекликается с клеветническими измышлениями зарубежных ревизионистов о Маяковском".
В итоге ссылки на книгу в научных работах были запрещены, а специалистов музея Маяковского, работавших над подготовкой книги, уволили. Сам Музей Маяковского в Гендриковом переулке – в квартире, где поэт когда-то жил втроём с Бриками – был закрыт: вместо него открыли музей в нынешнем Лубянском проезде. На официальное празднования 80-летия Маяковского в 1973 году Лилю Брик не позвали. Сведения о бурной молодости Маяковского и его жизни втроём с Бриками отныне старались замалчивать.
Последние годы жизни Лиля Брик в основном жила на даче в Переделкине. В 1978 году она получила перелом шейки бедра, в результате которого оказалась прикована к постели. Не желая обременять мужа и близких, она приняла смертельную дозу снотворного.
В соответствии с завещанием погибшей её тело было кремировано, а прах развеян в полях Подмосковья.