По окончании Черниговской духовной семинарии поступил в 1839 в Санкт-Петербургскую медико-хирургическую академию, закончил её в 1844. В 1849 доктор медицины (диссертация «De mania»); в 1853 — профессор анатомии Харьковского университета, а с 1859 — патологической анатомии в Санкт-Петербургской медико-хирургической академии. С 1867 — член медицинского совета.
Литературная деятельность Иллинского была весьма обширна. Он по праву считался одним из лучших преподавателей своего времени и был учителем многих представителей патологической анатомии в России. К числу его наиболее известных учеников принадлежал и М. М. Руднев. Многочисленные статьи Иллинского касаются и многих вопросов практической медицины.
