Работал на к/с «Киевнаучфильм».
С 1997 года — организатор кинофестиваля «Открытая ночь».
С 2000 года — декан кинофакультета Киевского национального университета театра, кино и телевидения имени Ивана Карпенко-Карого. Член Национального союза кинематографистов Украины.
Автор ряда прозаических произведений, статей по вопросам современного украинского кино.
В 2009 году принимал участие в первом этапе кругосветного путешествия на яхте «Купава».
19 января 2012 года состоялась премьера фильма «ТотКтоПрошелСквозьОгонь», в мае фильм вышел на DVD, киноведы называют его первым полностью украинским фильмом, вышедшим в широкий прокат. Картина «ТотКтоПрошелСквозьОгонь» Михаила Ильенко вошла в лонг-лист номинантов на престижную кинопремию «Оскар».
Братья: Юрий Ильенко (режиссёр, кинооператор, сценарист и политик), Вадим Ильенко (кинооператор, режиссёр, сценарист). Дочь: Иванна Ильенко (актриса, балерина)