Родился 7 сентября 1974 г. в гор. Магнитогорске (Челябинская область) в семье музыкантов.
В 1993 г. окончил Магнитогорскую государственную консерваторию им. М. И. Глинки по специальности "хоровое дирижирование". В 1998 г. стал выпускником Российской академии музыки имени Гнесиных в Москве (класс профессора Станислава Гусева). С 2012 по 2017 г. проходил обучение в Российском институте театрального искусства - ГИТИС (мастерская Андрейса Жагарса, заочное отделение, кафедра режиссуры и мастерства актера музыкального театра).
В январе 1994 г., будучи студентом, Илья Ильин присоединился к коллективу столичного музыкального театра "Геликон-опера" и стал принимать участие в его спектаклях как артист хора. В декабре 1999 г. стал заведующим оперной труппой театра, при этом продолжал выступать в постановках театра.
В 2000 г. начал пробовать себя в качестве режиссера - ассистировал постановщику, вводил новых исполнителей в спектакли. Позже дебютировал в качестве режиссера-постановщика, поставив на сцене "Геликон-оперы" детский спектакль "Сказочный город" на музыку Александра Покидченко. Затем выпустил детский спектакль "В гостях у оперной сказки", новогодние представления "Школа снегурочек", "Сон в зимнюю ночь", спектакль "Моцарт и Сальери. Реквием", гала-представления "Калинка-опера", "Back in the USSR!", "Мультик-Опера" и др.
В 2004 г. Илья Ильин стал заместителем художественного руководителя - директором творческих коллективов: труппы солистов, хора и оркестра "Геликон-оперы". Являлся режиссером-ассистентом зарубежных постановочных проектов основателя и художественного руководителя (1990-2025) театра Дмитрия Бертмана.
Как режиссер принимал участие в постановках "Летучая мышь" (2020), "Горячие сердца" (2022), "Брызги шампанского" (2022) Магнитогорского театра оперы и балета; "Званый ужин с итальянцами" (2021), "Маугли" (2024) музыкального театра "На Басманной"; "Фауст. Четвертая стена" театра "Кашемир" (2023) и др.
17 сентября 2025 г. Илья Ильин занял пост художественного руководителя "Геликон-оперы".
Заслуженный работник культуры (2009).
Обладатель премии города Москвы в области литературы и искусства (2019, номинация "Музыкальное искусство" - за постановку спектаклей "Семь смертных грехов" Курта Вайля, "Телефон" Джанкарло Менотти и "Волшебная флейта" Вольфганга Амадея Моцарта).