В 1998 г. с отличием окончил геологический факультет МГУ. В 1999 г. защитил магистерскую диссертацию по палеонтологии. В 2004 г. по защите кандидатской диссертации присуждена ученая степень кандидата геолого-минералогических наук. Основные научные работы в области геологии и палеонтологии посвящены биостратиграфии и палеогеографии казанского яруса пермской системы; систематике, филогении и палеоэкологии десятиногих ракообразных (Ильиным описаны семь новых видов декапод из меловых и палеогеновых отложений); общим закономерностям эволюции Земли и жизни. В 2011 г. по защите докторской диссертации по теме «Глобалистика в контексте политических процессов» присуждена ученая степень доктора политических наук.
Руководитель ряда студенческих организаций и молодежных движений: президент Студенческого союза МГУ (1997–2005), председатель Молодежного совета МГУ (с 2004 г.), президент Российского Союза студентов (1998–2004), председатель Совета (1997–2000) и президент (2000–2005) Евразийской студенческой ассоциации, председатель Международного содружества студенческих организаций и молодежи (с 2006 г.), ответственный секретарь (2007–2009) и заместитель председателя (с 2009) Координационного совета по делам молодежи при Совете Президента РФ по науке, технологиям и образованию, основатель общероссийской общественной организации «Молодежный союз Отечества» (1999), общественного движения «Всеобщая альтерглобалистская лига» (2005) и т.д. Работал в ректорате МГУ в должно сти заместителя начальника Управления протокольных мероприятий (2002– 2005).
Член редколлегий ряда отечественных и зарубежных научных журналов, среди них: «Век глобализации: исследование современных глобальных процессов», «Геополитика и безопасность», «Journal of Globalization Stadies» и др.
Автор и соавтор около 200 научных работ, в том числе 10 монографий и 5 учебников, основная часть которых посвящена различным аспектам и направлениям глобалистики.
В своих работах Ильин рассматривает широкий круг вопросов, связанных с теоретическим статусом глобалистики и методологией глобальных исследований. Глобалистика трактуется как область научного знания о глобальных явлениях и процессах и предстает в трех ипостасях: как междисциплинарное научное направление, как одна из основ современного мировоззрения и как сфера столкновения различных интересов, охватывающих широкий спектр общественных и международных отношений – от экономики и политики до идеологии и культуры.
В последнее время основная область научных исследований Ильина связана с разработкой теоретико-методологических основ глобальных исследований; обоснованием концепции глобального эволюционизма и модели глобализации через устойчивое развитие – нооглобализмом (совместно с А.Д. Урсулом); изучением закономерностей глобальных процессов и систем в рамках концепции коэволюции геосфер (совместно с А.В. Ивановым); развитием новых научных направлений, таких, как политическая и эволюционная глобалистика, палео-, футуро- и космоглобалистика, глобальная экология и геополитика; созданием новой классификации глобальных проблем, процессов и систем; использованием методов математического моделирования нелинейной динамики глобальных процессов; изучением истории студенческого движения, современной молодежной политики и новейших общественно-политических движений анти- и альтер- глобалистов, а также влияния глобальных природных процессов на перспективы развития человеческого общества; выявлением возможностей создания механизмов глобального управления политическими и экономическими процессами; созданием современной научной картины мира с учетом факторов глобального развития как совокупности коэволюционирующих глобальных процессов и систем.
В настоящее время уделяет особое внимание организационно-методическому развитию глобального образования и глобальных исследований в России, популяризации глобалистики, организации крупных международных мероприятий и научно-образовательных проектов в области изучения глобальных проблем, процессов и систем. Среди наиболее важных задач: становление учебного процесса и научной деятельности на факультете глобальных процессов МГУ, создание Международной ассоциации глобальных исследований, организация Международных научных конгрессов «Глобалистика», подготовка высококвалифицированных кадров в области международных отношений и глобальных исследований.
Отмечен рядом общественных и правительственных наград и званий, в том числе зарубежных, среди них: медаль «В память 850-летия Москвы» (1997), почетная грамота Государственной Думы Федерального собрания РФ (2004), «Звезда Московского университета» (2005), «Почетный работник сферы молодежной политики РФ» (2009), золотая медаль МНР имени Намнандорджа (2010), почетная грамота ЦК Профсоюза работников науки и образования (2010), почетный знак Правительства Москвы «За вклад в международное сотрудничество» (2010) и др.