Окончил операторский факультет ВГИКа (1955, мастерская А.В. Гальперина), дипломная работа — «Путешествие в молодость» (1956). Старший из трёх братьев Ильенко (все кинематографисты). С 1955 — оператор-постановщик Киевской киностудии имени А.П. Довженко. Снимал также на Одесской киностудии и студии «Укртелефильм».