До революции занимался революционной работой, неоднократно арестовывался. Печатался в большевистской газете «Правда» и др.
В ноябре 1908 года по обвинению в принадлежности к военно-боевой организации Петербургского комитета РСДРП был приговорен к 8 годам каторги и отбывал ее в каторжных тюрьмах, в том числе в Шлиссельбургской крепости.
В 1913 году сослан в Сибирь, сначала в Нарым, затем в 1915 г. в с. Тутура Верхоленского уезда Иркутской губернии, где пробыл до Февральской революции 1917 года.
После Октябрьского переворота сотрудник Пролеткульта.
В 1920 году сопровождал председателя Исполкома Коминтерна Г. Е. Зиновьева во время поездки в Германию, где закупил значительное количество различных товаров, прибывших в Петроград морем, среди них работы «Товарищества пролетарского искусства» Фридриха Брасса.
В 1924—1925 годах возглавлял Ленинградское отделение Госиздата, где твёрдо проводил линию партии. Один из зачинателей политической цензуры в СССР. В 1924 г. при его участии было закрыто организованное М. Горьким издательство «Всемирная литература». Запретил публикацию книги Ильи Эренбурга "Рвач", написав ему записку, что "Книга в пределах СССР выйти не может".
С 1926 года до начала 1928-го на загранработе в США, в "All-Russian textile syndicate". Занимался закупкой хлопка.
В 1928—1930 годах заведовал издательством «Земля и фабрика», заменив снятого с работы и исключённого из партии В.И. Нарбута на посту председателя правления.
В 1928—1932 годах руководил издательством «Academia». 25 января 1932 г. Горький писал из Сорренто Сталину по поводу Ионова: «…я очень прошу Вас обратить внимание на вреднейшую склоку, затеянную этим ненормальным человеком и способную совершенно разрушить издательство “Академия”. Ионов любит книгу, это, на мой взгляд, единственное его достоинство, но он недостаточно грамотен, чтобы руководить таким культурным делом» 1 апреля 1932 года Ионов оставил «Academia» (его сменил Л. Б. Каменев). Был назначен председателем акционерного общества «Международная книга».
В 1937 году репрессирован, умер в Севлаге. Реабилитирован посмертно.
Сестра Ильи Ионова — Злата Лилина, вторая жена Г. Е. Зиновьева.