В 1807 году поступил юнкером в лейб-гвардейский Егерский полк.
С 1809 года был переведен корнетом в Кирасирский полк, в составе которого участвовал в Наполеоновских войнах, включая Бородинское сражение (награждён золотой шпагой), сражение при Бауцене (орден Святого Владимира 4-й степени с бантом) и Лейпцигскую битву (орден Святой Анны 4-й степени). Некоторое время был ординарцем князя Д. В. Голицына, затем кронпринца Вюртембергского.
С 1816 года — кавалергард, поручик; с 1817 — адъютант графа Ламберта, с 1818 — штаб-ротмистр, с 1819 года — адъютант князя Репнина-Волконского, ротмистр. В 1821 году вышел в отставку в чине полковника и поселился в имении Лизогубов Седневе.
Жена — Елизавета, дочь Ивана Васильевича Гудовича.
Илья Лизогуб известен общей для всех братьев Лизогубов дружбой с Тарасом Шевченко (написавшим в 1846—1847 годах его портрет) и как талантливый композитор-дилетант.
Димитрий Маркевич утверждает, что ему принадлежит первая русская соната для виолончели и фортепиано, посвящённая другому музыканту-любителю, генералу Гудовичу, на сестре которого он был женат.