Игорь Владимирович Ильинский родился в Москве 24 июля 1901 года.
Впервые выступил на профессиональной сцене 21 февраля 1918 года в театре имени В. Ф. Комиссаржевской. Затем служил в ряде московских театров: Никитском театре оперетты, Первом государственном театре для детей, Теревсате, МХАТе; принимал участие в спектаклях губернского театра Пролеткульта.
Пробуя свои силы в различных жанрах, И. Ильинский наибольших успехов добивался в комедийных ролях. Уже в этот период обнаруживается огромное сценическое обаяние актёра, его большая эмоциональная заразительность, склонность к яркой комедийной форме, мастерство перевоплощения.
В 1920 году Ильинский поступил в руководимый Всеволодом Мейерхольдом Театр РСФСР 1-й, преобразованный впоследствии в Театр имени Мейерхольда, где служил до 1935 года; в 1922-1924 годах выступал на сцене 1-й Студии МХТ.
В 1924 г. И. Ильинский начал свою карьеру в кино. Первый его фильм – это «Аэлита» Якова Протазанова, в 1938 г. сыграл в известной комедии Григория Александрова «Волга, Волга». С 1938 года И. Ильинский был актёром Малого театра.
В 1956 г. сыграл главную роль в картине Андрея Тутышкина «Безумный день». Но настоящей знаменитостью И. Ильинского сделала роль Огурцова в известной комедии Эльдара Рязанова «Карнавальная ночь».
После выхода на экраны в 1971 г. телефильма «Эти разные, разные, разные лица» все узнали, что Игорь Ильинский – актер, который способен сыграть абсолютно все роли в любой картине самостоятельно.
И. В. Ильинский скончался 13 января 1987 года в Москве.