Представитель династии Ильиных.
Известны бабушка с дедушкой Александра - актеры Адольф Ильин (бравый майор из фильма "Женя, Женечка и Катюша" ) и Нелли Гуцол (Ильина-Гуцол) (также снимавшаяся в фильме "Женя, Женечка и Катюша" ).
Дядя - популярный актер Владимир Ильин.
Младшие братья - Алексей Ильин и Александр Ильин младший.
Окончил Российскую Академию театрального искусства (ГИТИС) в 1993 году (мастерская А.Бородина).
С 1993 по 2000 гг. работал в Российском Молодежном театре, где сыграл немало интересных ролей.
С 1990 года Илья работает на "Радио России", играет в радиоспектаклях. Кроме того, он сотрудничает с Центром драматургии и режиссуры А. Казанцева, М. Рощина и Международной конфедерацией театральных союзов.
Ильин работал также ведущим детской игровой программы на телеканале ТВЦ.
В кино Илья Ильин с 1992 года, снимался в сериалах «Мелочи жизни», «Воровка», «Воровка 2», «Близнецы» и др.