Giocò la sua prima partita il 24 giugno 1923, perdendo a Kaunas per 5-0 contro l’Estonia. Il 24 agosto 1924 ottenne la sua prima vittoria, a Tallinn contro l’Estonia per 2-1. Fino all’occupazione sovietica giocò 69 partite, di cui vinte 14, pareggiate 12 e perse 43. Fino al 1927 giocava di frequente senza un allenatore. Nel 1927 la federcalcio lituana nominò allenatore Ferenc Molnár, ungherese, che rimase in carica solo per due partite, perse per 6-3 contro la Lettonia e per 5-0 contro l’Estonia, prima dell’esonero. Negli anni ’30 la Lituania tornò a non avere un allenatore. Il nuovo tecnico, l’austriaco Ditrich, conseguì due successi e un pareggio, ma nel 1931 tre sconfitte consecutive contro Romania (2-4), Estonia (0-2) e Lettonia (0-1) causarono l’esonero del tecnico. Nel 1932 il comitato tecnico della federcalcio affidò la guida tecnica della squadra al capitano della squadra, Romualdas Marcinkas, il più giovane tecnico della nazionale (25 anni d’età nel 1932). Sotto la sua guida la squadra vinse 4 delle successive 15 partite, pareggiandone 4 e perdendone 7.
Nel 1924 la squadra lituana partecipò alle Olimpiadi di Parigi. Radunata in fretta e con poca preparazione fisica, la compagine giunse nella capitale francese il giorno prima dell’inizio delle partite. Perse dunque al primo turno contro la Svizzera per 9-0 e fu eliminata. Nel 1928 prese parte alla prima edizione della Coppa del Baltico con gli altri paesi baltici. Il torneo divenne un appuntamento annuale dell’agenda calcistica, tranne due edizioni (saltarono solo le edizioni del 1934 e del 1939), rimase tale sino al 1940. La squadra lituana vinse il torneo nel 1930 e nel 1935. Nel 1934 partecipò alle qualificazioni per il mondiale italiano. Perse per 2-0 contro la Svezia e non disputò la gara contro l’Estonia, in quanto si ritenne inutile scendere in campo dopo la vittoria degli svedesi contro gli estoni.
Nel 1937, perdendo entrambe le sfide contro la Lettonia (4-2 a Riga e 5-1 a Kaunas), fu eliminata già al primo turno delle qualificazioni al campionato del mondo 1938. Nel 1939 la Lituania venne annessa all’Unione Sovietica e la nazionale lituana cessò di esistere. Dopo che il paese riaffermò la propria indipendenza nel 1990, la nazionale calcistica lituana esordì come rappresentativa di uno stato indipendente il 27 maggio di quell’anno, contro la Georgia.
Negli anni ’90 fu una modesta nazionale europea. Ottenne il terzo posto nel proprio girone eliminatorio del campionato d’Europa 1996 e del campionato del mondo 1998. Il 26 giugno 1999 pareggiò a reti bianche in amichevole contro l’Argentina a Buenos Aires. Nelle qualificazioni al campionato d’Europa 2004 ottenne due risultati di rilievo: un pari esterno contro la Germania e una vittoria interna contro la Scozia. Fu in corsa per la qualificazione fino all’ultima giornata delle eliminatorie, quando fu battuta per 1-0 sul campo della Scozia ed eliminata.
Nelle qualificazioni al campionato d’Europa 2008 colse un pareggio per 1-1 contro l’Italia campione del mondo a Napoli, maturato il 2 settembre 2006 nella prima partita delle eliminatorie. Nell’ottobre 2008 la Lituania raggiunse il 37º posto nella classifica mondiale della FIFA, miglior piazzamento della nazionale nella graduatoria. La squadra lituana concluse il girone di qualificazione all’Europeo del 2008 al quinto posto con ben 16 punti, al pari della ben più blasonata Ucraina. Durante le eliminatorie del campionato del mondo 2010, il 6 settembre 2008, la Lituania ottenne una vittoria per 3-0 contro la Romania, successo storico cui fece seguito un’altra vittoria, per 2-0 contro l’Austria a Marijampolė, il 10 settembre 2008. Nel dicembre 2013 la panchina della Lituania fu affidata a Igoris Pankratjevas, dopo tre mesi come allenatore ad interim. Il CT diresse la squadra nelle qualificazioni al campionato d’Europa 2016, concluse al penultimo posto nel girone, con tre vittorie in dieci gare. Furono chiuse al penultimo posto anche le qualificazioni al campionato del mondo 2018, con una vittoria in dieci partite. Inserita in un girone di Lega C di UEFA Nations League 2018-2019 con Serbia, Romania e Montenegro, retrocesse in Lega D piazzandosi ultima con sei sconfitte in sei partite. Ripescata in lega C in seguito alla modifica dei gironi per la successiva UEFA Nations League 2020-2021, si piazza terza nel suo raggruppamento, mantenendo così il posto in terza serie.