Владимир Ильин родился 16 ноября 1947 году в городе Екатеринбург Свердловской области. Владимир – актер во втором поколении. Его отец был артистом Свердловского театра, Заслуженным артистом РСФСР. Мать работала педиатром. Детские годы будущего актера прошли за кулисами театра, в котором играл отец.
Владимир увлекался не только театром. Он посещал балетную школу и занимался фигурным катанием. Окончив среднюю будущий актер поступил в местное театральное училище. В 1969 году Владимир получил диплом. Первым театром, на чьей сцене дебютировал молодой артист, был «Скоморох» Геннадия Юденича. Здесь актер проработал недолго, но успел вместе с труппой объездить полстраны. В 1974 году Владимир переехал в Москву и получил приглашение в труппу театра имени Владимира Маяковского, где играл до 1989 года. Затем огромная занятость актера в кино заставила его покинуть сцену.
Кинодебют актера состоялся когда актеру исполнилось 39 лет в мелодраме «Мой любимый клоун». В 1988 году, актер был задействован сразу в четырех проектах. Самый запомнившийся – фильм «Защитник Седов», где актер сыграл главного героя.В1989 году на экраны вышла драма «Авария – дочь мента». Владимиру достался образ отца главной героини Валерии. Затем в копилке ролей появились несчастный писатель Рахлин в картине «Шапка», дурачок Артюша в «Рое» и кагэбэшник Малахов в «Затерянных в Сибири».
Владимир дважды снялся в проектах Никиты Михалкова. За роль капитана Мокина в «Сибирском цирюльнике» актер удостоился премии «Золотой Овен» и Государственной премии России. Владимир принял участие в съемках комедий «Солдат Иван Чонкин» и «Альфонс». Затем получил второе предложение от Михалкова принять участие в съемках драмы «Утомленные солнцем». Владимир — любимчиком режиссера Владимира Хотиненко. В экранизации романа Федора Достоевского «Идиот» актер изобразил Лебедева.
Интересную роль актер получил в фильме «Калачи», где сыграл главу казачьего семейства. Партнерами по площадке стали Ирина Купченко, Федор Добронравов и Андрей Назимов. Актера часто приглашают в сериалы: он появился в «Наследницах», «Иване Поддубном» и «Марше Турецкого». Во втором сезоне серила «Государственная защита» сыграл одну из главных ролей. Спустя два года появился в этом же образе в третьем сезоне.
В 2016 году Владимир участвовал в съемках детского сказочного фильма «Жили-были мы», где сыграл далекого предка героев картины. В 2017 году Владимир Ильин задействован сразу в трех картинах: экранизации «Анна Каренина», космической драме «Время первых», драме «Жги!».
