Figlia di un diplomatico polacco, nacque a Rio de Janeiro dove il padre negli anni '20 rappresentava il suo Paese; giunse giovanissima a Roma dove si iscrisse al Centro Sperimentale di Cinematografia diplomandosi nel 1940. Esordì  nel film  Ecco la felicità. Notata da Vittorio De Sica, la Dilian fu una delle studentesse di Maddalena... zero in condotta accanto a Carla Del Poggio sempre del 1940 e dove, con il primo pseudonimo di Eva Dilian, ebbe un successo grandissimo. Divenuta dopo quel film la privatista per eccellenza del cinema italiano dei telefoni bianchi, la Dilian fu sicuramente una delle attrici più popolari degli anni '40, soprattutto nel ruolo di studentesse antipatiche nelle premesse ma rese comunque contagiosamente accattivanti dalla dolcezza interpretativa dell'attrice. Ciò fu vero anche nell'altro ruolo che, nel 1941 la Dilian interpretò: la poetessa svampita di Teresa Venerdì. Ma Irasema Dilian, questo oramai il nome d'arte che si scelse definitivamante, trova la consacrazione in Ore 9 lezione di chimica, nel ruolo di Maria conquistò il primo posto nei titoli di testa e si impose al pubblico, soprattutto nel cuore degli spettatori maschi adolescenti, come la ragazza sensibile e sincera che tutti sognavano di sposare. La Dilian recitò a getto continuo in film che incassarono moltissimo come,Violette nei capelli, I sette peccati e Malombra  del 1942, Fuga a due voci,  del 1943. Nel dopoguerra recitò in Aquila Nera  del 1946, La figlia del capitano del 1947 e Il corriere del re del 1948, film in costume, che caratterizzarono un nuovo orizzonte per la Dilian. Sposatasi nel 1950 con Dino Maiuri, in seguito quotato sceneggiatore, dopo lo scarso successo del film Donne senza nome si trasferì con il marito in Messico per girare Muchachas de uniforme che ebbe uno straordinario successo e che proiettò la Dilian verso una fama insperata nel Paese nordamericano nel quale rimase diversi anni girando diversi film compreso Cime tempestose del 1953. Nei primi anni anni sessanta la Dilian si ritirò, ancora sulla cresta dell'onda, dal mondo dello spettacolo e tornò a vivere in Italia mentre il marito continuò la sua carriera di sceneggiatore. Dal loro matrimonio nacque una figlia, Coralla Maiuri. Irasema Dilian è scomparsa a Ceprano (Frosinone) nel 1996.