Родился 30 сентября 1977 г. в Киеве. Сын кинорежиссера Юрия Ильенко и актрисы Людмилы Ефименко. Имеет младшего брата Андрея, который является нардепом 8 созыва от партии "Свобода".
В 1999 г. окончил Институт международных отношений Киевского университета им. Т. Шевченко и получил квалификацию магистра международного права, переводчик с английского языка и квалификацию бакалавра по направлению подготовки "Международные отношения". Тема дипломной работы "Международно-правовые инструменты охраны смежных прав".
Профессионально занимался юриспруденцией. Первую работу по специальности начал в 1999-2000 гг в департаменте международного права Министерства юстиции Украины. С августа 2000 года по ноябрь 2002 г работал старшим научным консультантом, а впоследствии и главным научным консультантом отдела гуманитарных и международных вопросов, гармонизации законодательства по странам ЕС и защиты прав человека Главного научно-экспертного управления Аппарата Верховной Рады Украины.
С ноября 2002 года по сентябрь 2004 года занимал должность юрисконсульта, а впоследствии ведущего юрисконсульта отдела правового обеспечения Дирекции правового обеспечения и договорной работы Украинско-американско-голландско-немецкого Закрытого акционерного общества "Утел". С сентября 2004 г. по июль 2005 г. работал ведущим юрисконсультом юридического отдела Дочернего предприятия "Утел" ОАО "Укртелеком".
С марта 2006 года по март 2008 года работал директором ООО "Юридическая компания "Ильенко и Сизов". С апреля 2008 года по июль 2014 года был директором ООО "Ильенко Фильм".
С 2007 г. является сопродюсером, а с 2009 г. - продюсером киновидеофестиваля национального производителя "Открытая ночь". Является продюсером художественных фильмов "Молитва за гетмана Мазепу. Новая версия" (реж. Юрий Ильенко, 2010) и "Толока" (2014, в производстве, реж. Михаил Ильенко).
С 2000 г. занимается общественной деятельностью, является соучредителем и членом правления Общественной организации "Наконец", которая занимается организацией кинофестиваля "Открытая ночь".
С 2010 г. депутат городского совета г. Украинка Обуховского района Киевской области.
С февраля 2012 г. по август 2014 г. - председатель Общественного совета при Государственном агентстве Украины по вопросам кино. С 2013 г. является членом Общественного совета при Государственной службе интеллектуальной собственности.
Был кандидатом на выборах в Верховную Раду Украины 2012, № 122 в списке Всеукраинского объединения "Свобода".
С 6 августа 2014 г. - председатель Государственного агентства Украины по вопросам кино.
Женат, жена Ильенко Евгения Олеговна. Имеет двух сыновей: Георгий (2008) и Святослав (2010).