Его работы посвящены различным вопросам марксистской теории познания, природы идеального, личности, творческой деятельности, а также психологии и педагогики, этики и эстетики. В области истории философии был исследователем наследия Спинозы и Гегеля, уделял много внимания критике позитивизма.
Идеи Ильенкова оказали большое влияние не только на собственно философские исследования, но и на такие научные дисциплины, как психология, в которой выдающийся советский и российский учёный В. В. Давыдов создал оригинальную концепцию видов обобщения в обучении, соединив идеи Э. В. Ильенкова с традицией Л. С. Выготского. Труды Эвальда Ильенкова издавались в Германии, Италии, Великобритании, Греции, Японии и других странах. Его идеи продолжают разрабатываться целым рядом современных философов США, Канады, Финляндии и других стран.
Его отцом был известный советский писатель, лауреат Сталинской премии В.П. Ильенков. С 1941 - студент МИФЛИ. Участник Великой Отечественной войны. Затем студент, аспирант и преподаватель философского ф-та МГУ. С 1953 по 1979 работал в Институте философии АН СССР в должности младшего, с 1961 — ст. научн. сотрудника.
Проф., декан философского факультета МГУ Б.С. Чернышев оказал влияние на выбор направления научного творчества И. Он поддерживал творческие и дружеские отношения с акад. Б.М. Кедровым, чл.-корр. АН СССР, директором Института философии П.В. Копниным, с деканом факультета психологии МГУ А.Н. Леонтьевым, П.Я. Гальпериным, В.В. Давыдовым, Ф.Т. Михайловым, В.А. Лекторским и др.
В 1953 г. защитил канд. диссертацию "Некоторые вопросы материалистической диалектики в работе К. Маркса "К критике политической экономии". В 1968 защитил докт. диссертацию "К вопросу о природе мышления". В 1965 за исследование актуальных проблем теории познания И. была присуждена премия им. Н.Г. Чернышевского. В качестве переводчика и редактора участвовал в издании трудов Фихте, Гегеля, Маркса. В начале 60-х гг. был научным редактором "Философской энциклопедии".
И. принадлежит приоритет в разработке логико-диалектической теории научного мышления, принципа противоречия в мышлении, соотношения абстрактного и конкретного в познании, диалектики логического и исторического. Ему принадлежит оригинальная концепция культурно-исторического развития человечества, обоснование фундаментальной роли идеального в личностном становлении индивида, освоении всеобщей меры бытия вещей. И. принадлежит большой вклад в разработку теории и практики современной тифло-сурдо-педагогики.