Tilly Fleischer war die Tochter eines Fleischers. Sie begann als Zehnjährige mit dem Sport und war zu Beginn ihrer sportlichen Laufbahn auch im Tennis als Frankfurter Meisterin und im Handball als Deutsche Meisterin (mit Eintracht Frankfurt) erfolgreich. Als Leichtathletin startete sie ebenfalls für Eintracht Frankfurt. Im Anschluss an die Olympischen Spiele 1936 beendete sie ihre Sportlerkarriere.