Родился 22 ноября 1983 года в Москве. Его отец — известный актёр Александр Адольфович Ильин. Кроме того, актерами были дедушка, дядя и бабушка Александра. Так что первую свою роль Ильин сыграл ещё будучи подростком в популярном сериале «Мелочи жизни». Школьная программа ему не давалась и после получения среднего образования Александр поступил в Высшее театральное училище имени М. С. Щепкина, которое благополучно окончил. После завершения учебы он был зачислен в театр Российской армии. В 2004 году Ильин стал сниматься в сериале «Курсанты» и обрел некоторую известность.
Актерская карьера Александра постепенно «набирала обороты», и в последующие годы с его участием на экраны вышли такие фильмы и сериалы, как «Острог. Дело Федора Сеченова», «Изображая жертву», «Сильнее огня», «Ни шагу назад!» и «Царь», где его партнерами по съемочной площадке стали Олег Янковский и Петр Мамонов. Но наибольшую популярность Ильину принес комедийный сериал «Интерны». Чуть позднее свет увидели фильм «Суперменеджер, или Мотыга судьбы» и сериалы «Шериф», «Забытый» и «Верю». На данный момент параллельно с актерской деятельностью Александр Ильин увлекается музыкальным творчеством, являясь вокалистом панк-рок группы «План Ломоносова», которая образовалась в 2010 году и в 2011 году выпустила свой первый альбом.