Илья Файзильберг родился в городе Одесса, Украина. Мальчик вырос в семье банковского служащего.

В 1913 году окончил техническую школу и начал трудовую деятельность. Часто менял место работы: чертежное бюро, телефонная станция, авиационный завод. Работал статистиком, редактором журнала «Синдетикон», в котором публиковал свои стихи под женским псевдонимом, бухгалтером. В 1923 году Илья становится профессиональным литератором. Переехав в Москву, постоянно работал в газете «Гудок», но печатает свои очерки и фельетоны в разных изданиях под псевдонимом Илья Ильф. Результатом командировки в Среднюю Азию явилась серия очерков «Москва - Азия».  В 1925 году происходит знакомство будущих соавторов: Ильи Ильфа с Евгением Петровым.

Через год начинается их совместная деятельность. Первой работой Ильфа и Петрова стал роман «Двенадцать стульев», вышедший в 1928 году в журнале «30 дней», который сразу завоевал признание читателя, но критикой встречен холодно. Книгу молодых писателей поддержал Владимир Маяковский. В 1920-е годы появился ряд фельетонов и повестей, написанных совместно, в «Правде» и «Литературной газете». В 1931 году публикуется второй роман Ильфа и Петрова: «Золотой теленок», тепло встреченный критикой, получивший восторженные отзывы Максима Горького, Михаила Зощенко. В 1935 году писатели совершили путешествие в США, позже написав книгу «Одноэтажная Америка».

Илья Ильф скончался 13 апреля 1937 года от туберкулеза в Москве. Похоронен великий российский сатирический писатель на Новодевичьем кладбище столицы.