После получения школьного аттестата будущий артист отправился поступать в Новосибирское театральное училище, куда его приняли с первой попытки. Отучившись, Ильин работал сначала в Новосибирске, потом какое-то время выходил на театральную сцену в Минске, немного жил в Воронеже, судьба заносила его даже в закрытый уральский город Озёрск. Но в конечном итоге артист перебрался в Москву, где в 1979 году присоединился к труппе театра Маяковского. На этой сцене зрители увидели актёра в образе Зиновия Борисовича в постановке «Леди Макбет Мценского уезда», в роли Безбедова в спектакле «Жизнь Клима Самгина», в роли Онуфрия в «Любви студента».
В кино Александр Ильин дебютировал ещё детстве: в 1966 году он, будучи пятилетним малышом, появился в ленте «Я солдат, мама» Маноса Захариаса. В следующий раз ему довелось сыграть в кино только в 1972 году в картине «Вид на жительство». В этой драме режиссёров Омара Гвасалия и Александра Стефановича артисту досталась роль Карпова. Его партнёрами по съёмочной площадке стали Альберт Филозов, Леонид Оболенский, Виктория Федорова.
Первой заметной работой в кино для Александра стала роль майора Ступора в боевике Михаила Туманишвили «Волкодав» (1991 год), тогда ему довелось сниматься вместе со своим братом Владимиром. Спустя 3 года, в 1994, артисту доверили ключевого персонажа в фантастической драме Константина Лопушанского «Русская симфония». Эта притча была замечена критиками и награждена на кинофестивале в Берлине в 1995 году, а также на сочинском «Кинотавре» того же года.
Во второй половине 90-х Александр Ильин практически не снимался, но с возрождением российского кино в новом тысячелетии вновь вернулся на телеэкраны. Так, в 2011 году вышел один из последних сериалов с его участием – «Жизнь и приключения Мишки Япончика», в котором он исполнил роль хозяина ломбарда Пруля. Кроме того, в 2013 году на канале «СТС» начал транслироваться проект «Кухня» с Ильиным в одной из ролей.
Время от времени артист занимался также озвучиванием фильмов. Так, в 1997 его голосом говорил майор Алексей Иванович в комедии Максима Пежемского «Мама, не горюй». В 2001 он озвучил мэра в мелодраме «Мусорщик» Георгия Шенгелия, а совсем недавно, в 2012, Ильин принял участие в работе над отечественным мультфильмом «От винта».
У Александра Ильина 3 сына: Илья, Алексей и Александр. Все они стали актёрами. Особенно известен сегодня младший сын артиста – Александр, который играет роль Семёна Лобанова в популярном ситкоме телеканала «ТНТ» «Интерны».
