Родился 26 января 1891 г. в Киеве (Российская империя, ныне Украина). В советское время многие источники указывали датой его рождения 27 января. Его отец, Герш Гершонович Эренбург (1852-1921), был инженером и купцом второй гильдии. Мать, Хана Берковна Аринштейн (1857-1918), вела домашнее хозяйство. В 1895 г. семья переехала в Москву, где отец стал директором Хамовнического пиво-медоваренного завода.
С 1901 г. Илья Эренбург учился в Первой Московской гимназии, откуда в 1907 г. его исключили за участие в большевистском революционном кружке. Был близко знаком с революционером Николаем Бухариным (1888-1938), участвовал вместе с ним в 1906 г. в крупной стачке на московской обойной фабрике.
В январе 1908 г. Илья Эренбург был арестован, провел в заключении шесть месяцев. После освобождения эмигрировал во Францию.
В 1909-1917 гг. во Франции занимался литературной деятельностью, публиковал сборники стихов. В 1914-1917 гг. работал корреспондентом газет "Биржевые ведомости" (Петроград, ныне Санкт-Петербург) и "Утро России" (Москва) на Западном фронте Первой мировой войны.
Летом 1917 г. Илья Эренбург вернулся в Россию. Октябрьскую революцию 1917 г. сначала не поддержал, выступил с критикой большевизма в сборнике стихов "Молитва о России". После кратковременного ареста в сентябре 1918 г. переехал в Киев.
В декабре 1919 г. - сентябре 1920 г. жил в Коктебеле у поэта и переводчика Максимилиана Волошина.
Осенью 1920 г. вернулся в Москву, где снова был арестован, но вскоре освобожден. Работал заведующим детской секцией Театрального отдела Наркомата просвещения.
В 1921 г. Илья Эренбург уехал в Париж, сохранив советское гражданство, однако вскоре был выслан из Франции за советскую пропаганду.
Период с 1921 по 1924 г. провел в Берлине (Германия), публиковал стихи и прозу, сотрудничал с журналами "Русская книга" и "Новая русская книга". В 1920-х и 1930-х гг. много путешествовал по Европе, регулярно бывал в СССР.
В ходе гражданской войны в Испании 1936-1939 гг. работал корреспондентом советской газеты "Известия" в республиканской армии. После поражения республиканцев уехал в Париж. С началом нацистской оккупации Франции в 1940 г. укрылся в советском посольстве и вскоре вернулся в СССР.
Во время Великой Отечественной войны 1941-1945 гг. был корреспондентом газеты "Красная звезда", сотрудничал с другими изданиями и Совинформбюро как пропагандист.
Наиболее известные произведения Ильи Эренбурга: серия крайне агрессивных по содержанию антинемецких статей и памфлетов в советской прессе времен Великой Отечественной войны ("Убей!" и др.); романы "Необычайные похождения Хулио Хуренито" (1922), "Падение Парижа" (1941), "Буря" (1946-1947), "Девятый вал" (1950); цикл мемуаров "Люди, годы, жизнь" (1960-1967).
Повесть Эренбурга "Оттепель" (1954) дала название периоду советской истории с середины 1950-х до середины 1960-х гг. Впоследствии в мемуарах автор отмечал, что хотел показать, как "огромные исторические события отражаются на жизни людей в небольшом городке, передать мое ощущение оттаивания, мои надежды".
Собрания его сочинений издавались в 1951-1954 гг. (пять томов), 1962-1967 гг. (девять томов) и 1990-2000 гг. (восемь томов).
Илья Эренбург скончался 31 августа 1967 г. в Москве на 77-м году жизни. Похоронен на Новодевичьем кладбище.
Член Еврейского антифашистского комитета (1942-1945), вице-президент Всемирного совета мира (с 1950 г.), депутат Верховного Совета СССР III-VII созывов (1950-1967, от г. Даугавпилс Латвийской ССР).
Лауреат Сталинской премии первой степени (1942, 1948), обладатель Международной Сталинской премии "За укрепление мира между народами" (1952).
Был награжден орденами Красной Звезды (1937), Ленина (1944, 1961), Трудового Красного Знамени, Почетного легиона (Франция, 1944).
С 1919 г. был женат на Любови Михайловне Козинцевой (1899-1970, художница). Дочь - переводчица Ирина Эренбург (1911-1997; ее матерью была Катерина Оттовна Шмидт, 1889-1977).