Lilli veedab koos vennaga terve nädala vanaema juures. Vend mõistab seal kiiresti, et vanaema on muutunud. Tal on palju saladusi ning temaga juhtub kõiksugu kummalisi asju. Kui ka Lilli hakkab vanaemaga palju aega koos veetma ja omavahel sosistama, süvenevad venna kahtlused veelgi.

«Lilli ja saladuslik vanaema» on Lilli sarja kolmas osa, mis jälgib Lilli kasvamist tema ümber toimuvate salapäraste asjade keskel.