Илья Григорьевич Старинов родился 2 августа 1900 года в селе Войново, которое в настоящее время находится в Болховском районе Орловской области. В год его рождения семья переехала в Редкино, Тверская губерния, но в 1903 году вернулась обратно в Войново. После окончания Тверского реального училища, Илья работал в губернской управе как писец и делопроизводитель.
18 июня 1918 года Старинов был призван в РККА и направлен в 20-й полк 3-й стрелковой дивизии, под командованием Солодухина. После месячного обучения он участвовал в боях на Южном фронте против войск Деникина. В районе города Короча, Курской губернии, он оказался окружен и попал в плен, но смог сбежать. После получения ранения в ногу, Илья лечился в госпитале в Туле и, по выздоровлении, был направлен в 27-ю сапёрную роту 9-го инженерного батальона. В составе этой роты он продолжал участвовать в боевых действиях против войск Деникина и Врангеля на Южном фронте в Крыму, достигая Керчи.
В сентябре 1921 года Илья был направлен на обучение в Воронежскую школу военно-железнодорожных техников. По окончании школы в сентябре 1922 года, ему была поручена должность начальника подрывной команды в 4-м Коростенском Краснознамённом железнодорожном полку, дислоцированном в Киеве.
Осенью 1923 года Старинов поступил на обучение в Ленинградскую школу военно-железнодорожных техников. После окончания учебы в осенью 1924 года ему была поручена должность командира роты в 4-м Коростенском полку, который строил железную дорогу Орша — Лепель. В этой должности Илья занимался подготовкой подрывников и в период с 1925 по 1928 годы обучал загражденцев в Киеве. В 1929 году он обучал диверсантов в киевской школе Кочегарова. Старинов был членом ВКП(б) с 1924 года.
С 30 декабря 1930 года Илья Григорьевич служил в 4-м отделе штаба Украинского военного округа, где готовил партизан-диверсантов и работал над разработкой и усовершенствованием диверсионной техники. В 1931 году он также преподавал в школе у Кочегарова и Лисицина в Купянске, а также в Святошине, готовя диверсантов и проводя мероприятия по подготовке к возможной партизанской войне.
В марте 1932 года Илья был назначен начальником разведпункта, литер А, Украинского военного округа, и одновременно готовил партизан-диверсантов в Тирасполе. В марте 1933 года его перевели в Москву на должность сотрудника отдела Главного разведывательного управления при Генштабе РККА. В сентябре 1933 года Илья был отправлен на учебу в Военно-транспортную академию, где у него был плодотворный диалог с единомышленником, начальником кафедры военного искусства Академии Фрунзе, М. С. Свечниковым.
После окончания академии в мае 1935 года Илья был назначен заместителем военного коменданта станции Ленинград-Московская. На этой должности он встречал и сопровождал высокопоставленных лиц, включая К. Е. Ворошилова, Б. М. Шапошникова, М. Н. Тухачевского, В. К. Блюхера и В. М. Примакова. Кроме того, Илья работал как преподаватель техники заграждений на дорогах в Военно-транспортном институте.
В ноябре 1936 года Илья Григорьевич Старинов был назначен в разведгруппу под командованием капитана Доминго Унгрии, отправившуюся в Испанию. Эта группа впоследствии стала 14-м партизанским корпусом. Старинов провел в Испании с ноября 1936 по ноябрь 1937 года. В ходе испанской кампании под его руководством, используя псевдоним «Родолфо», было проведено около 200 диверсий и засад, которые привели к потере противником не менее 2 тысяч человек. Особенно известной стала операция по уничтожению штаба итальянской авиадивизии под Кордовой в феврале 1937 года, после которой не осталось выживших.
Эти успешные действия стали предметом внимания мировых корреспондентов, включая известного писателя Эрнеста Хемингуэя, который посетил Испанию. Также журналисты Михаил Кольцов и Константин Симонов писали о подвигах Старинова. Существовали даже версии, что в романе Хемингуэя «По ком звонит колокол» были использованы фрагменты из опыта и организации Старинова.

После возвращения в СССР в ноябре 1937 года Старинов столкнулся с политическими репрессиями. Его боевые успехи в Испании были узнаны, но его бывшие соратники были объявлены «врагами народа», и офицер, который готовил документы для награждения Старинова званием Героя Советского Союза, был расстрелян по фальшивому обвинению. Старинов был допрошен НКВД и попросили признаться в связях с подготовкой диверсий и совершении заговора против советской власти. Его аресту удалось избежать благодаря вмешательству маршала Ворошилова.
Позже Илья Старинов принимал участие во Финской войне, а затем в Великой Отечественной войне, где его знания и навыки стали весьма полезными. Он активно способствовал восстановлению партизанско-диверсионной подготовки, обучал специалистов и организовывал диверсионные операции.
Имея богатый опыт и знания, Илья Старинов внес значительный вклад в обучение спецназа и подготовку специалистов. Его студенты из Курсов усовершенствования офицерского состава стали основой для создания известных спецназовых групп, таких как «Вымпел», «Каскад» и «Зенит». Старинов стали уважительно называть «Дедом» в среде спецназовцев.
В период Холодной войны, когда мировые военные теоретики оценивали вероятность третьей мировой войны, Старинов написал работу под названием «Партизанская война», в которой подчеркивал, что третья мировая война уже идет в форме локальных конфликтов и партизанской борьбы. Его высказывания вызывали разносторонние толкования, так как каждая из сторон в конфликтах определяла, кто для нее является «дружественным» или «недружественным» режимом.
Несмотря на свой богатый опыт и заслуги, Старинов не добился повышения выше полковника и не был удостоен звания Героя Советского Союза или Героя России. Он прожил долгую жизнь и скончался в возрасте 100 лет. Он оставил немало научных трудов и монографий, внесших вклад в военную науку. Илья Старинов всегда подчеркивал, что его долголетие было результатом постоянного труда на благо своей Родины.

18 ноября 2000 года Илья Григорьевич скончался. Похоронен в Москве на Троекуровском кладбище.