Илья Кормильцев родился 26 сентября 1959 года в Свердловске (ныне Екатеринбург). Старший брат Евгения Кормильцева. По окончании английской спецшколы поступил на химический факультет Ленинградского государственного университета. После года обучения в Ленинграде перевёлся в Уральский государственный университет, где и получил диплом по специальности «химик» в 1981 году.
С 1981 года Илья Кормильцев являлся основным автором текстов группы «Урфин Джюс». Кроме того, писал слова к песням для Егора Белкина и Насти Полевой. В 1983 году Кормильцев познакомился с лидерами «Наутилуса» Вячеславом Бутусовым и Дмитрием Умецким. Песни, написанные поэтом для «Наутилуса», вывели группу в звёзды русского рока, а альбом «Разлука» (1986) называется в числе лучших записей своего времени. На волне перестройки в 1989 году «Наутилус» наградили премией Ленинского комсомола, от которой Кормильцев отказался. В 1990 году вышел поэтический сборник Кормильцева «Скованные одной цепью», оформленный рисунками Бутусова.
В 1990-е Илья Кормильцев начал работать как переводчик, поэт свободно владел несколькими европейскими языками.
В 1995 г. Илья Кормильцев крестился по православному обряду, его крестной матерью стала Н.Л.Трауберг.
После распада «Наутилуса» в 1997 году Кормильцев основал электронный проект «Чужие», однако основной сферой его деятельности стала не музыка, а литературные переводы. Кормильцев сотрудничал с журналом «Иностранная литература». В его переводах опубликованы «малая проза» Джона Толкина, рассказы Джеймса Балларда, Роальда Даля, Ирвина Уэлша, романы Гилберта Адэра, Фредерика Бегбедера, Уильяма Берроуза, Ричарда Бротигана, Ника Кейва, Клайва Льюиса, Чака Паланика, Брета Истона Эллиса, пьесы Тома Стоппарда, поэзия Мишеля Уэльбека и многие другие произведения. Также были переведены тексты группы «Led Zeppelin», стилистика лирики которой послужила основой для текстов «Наутилуса».
В 2000-е Илья Кормильцев занялся издательской деятельностью. Некоторое время он курировал книжную серию «Иностранки» «За иллюминатором», в которой оперативно выходили переводы романов современных зарубежных писателей. В 2003 году Кормильцев возглавил новое издательство «Ультра.Культура», специализировавшееся на публикации радикальных текстов. Одна из первых же выпущенных там книг — роман московского НС-скинхеда Дмитрия Нестерова «Русь пробуждается» — привела к разрыву с «Иностранкой», однако данное событие не остановило Кормильцева. Он продолжил издавать острые, противоречивые художественные и документальные книги о различных актуальных аспектах жизни современного общества (таких как, например, терроризм, наркокультура и т. п.). Авторы руководимой Кормильцевым «Ультра.Культуры» представляли самый широкий спектр взглядов: от крайне левых (Субкоманданте Маркос) до ультраправых (Эндрю Макдоналд). Издательство постоянно находилось в центре скандалов, связанных с обвинениями в экстремизме, пропаганде наркотиков и распространении порнографии со стороны государственных структур России.
22 января 2007 года во время командировки в Великобританию у Ильи Кормильцева был обнаружен рак позвоночника в четвёртой (необратимой) стадии. Незадолго до этого стало известно о закрытии возглавляемого им издательства «Ультра.Культура». 4 февраля в 10 утра по местному времени Кормильцев скончался в Королевской больнице Масден города Лондон. Похороны Ильи Кормильцева состоялись 9 февраля на Троекуровском кладбище в Москве. Проводить поэта в последний путь пришли многие известные литераторы, музыканты, художники. Выступавший с прощальной речью писатель Дмитрий Быков отметил: «Кормильцев всем доказал ещё при жизни, что он достоин продолжить ряд великих русских поэтов. Для этого нужно, чтобы твои стихи ушли в народ и стали частью его речи. И это случилось, когда ему не было еще тридцати».
Гейдар Джемаль заявил, что перед смертью Кормильцев принял ислам. Первые несколько дней друзья и родственники отрицали, что Илья принял ислам. Однако вскоре после похорон они признали факт принятия Ильей ислама. Они заявили, что Илья был похоронен в саване, лицом к Мекке.
Илья Кормильцев был нетерпим к любому конформизму. Своими резкими высказываниями в Живом журнале он навлёк на себя множество негативных комментариев со стороны русских националистов, обвинивших его в русофобии. Однако позже Кормильцев пояснил, что под «русскими» он имел в виду «ярых имперцев», тех, кто ненавидит «всё, что дышит духом личности и свободы». Когда летом 2006 года стало известно, что Вячеслав Бутусов выступил перед активистами пропутинского движения «Наши», Кормильцев обратился с открытым письмом в адрес музыканта, в котором, в частности, заявил: «Я не хочу, чтобы наёмные гопники, оттягивающиеся за счёт налогоплательщиков, внимали стихам, которые я писал сердцем и кровью».
22 ноября 2007 года Илья Кормильцев оказался среди лауреатов российской национальной премии «Большая книга», поэту был посмертно присуждён специальный приз «За честь и достоинство». В конце ноября в рамках девятой международной книжной выставки non/fiction прошла презентация новой литературной премии имени Ильи Кормильцева. Идея учредить такую награду принадлежала редактору издательства «Ультра. Культура» Владимиру Харитонову, в экспертный совет премии в основном вошли друзья покойного поэта. По словам одного из учредителей, главного редактора издательства «Кислород» Владимира Семергея, претендовать на награду смогут прежде всего радикальные авторы, представляющие альтернативу культурному мейнстриму. Премию планируется вручать ежегодно в день рождения Кормильцева — 26 сентября.
26 сентября 2008 года, в день рождения поэта, в Лондоне в сквере Линкольнз-Инн-Филдс по соседству с Британским музеем была установлена мемориальная скамейка памяти Ильи Кормильцева.
26 сентября 2009 г. в клубе «Б2» состоялся литературно-музыкальный вечер памяти Ильи Валерьевича Кормильцева. Акция, приуроченная к пятидесятилетию со дня рождения поэта, была организована по инициативе музыканта Олега Сакмарова (экс-«Наутилус Помпилиус», «Аквариум») и певицы Татьяны Зыкиной.
Открытие памятника, сделанного по проекту друга поэта — художника Александра Коротича (некогда оформившего несколько альбомов группы «Наутилус Помпилиус» и других рок-исполнителей), в Москве состоялось 26 сентября 2009 года на Троекуровском кладбище (ориентиры: Рябиновая улица, Троекуровский проезд) участок 10 «а». Памятник установлен в глубине кладбища, ориентир — часовня, от неё метров 70 на юг в лесополосу.
2 февраля 2012 г. на сайте OpenSpace.ru состоялась премьера документального фильма о Илье Кормильцеве «Зря, ты новых песен...», снятого режиссёрами Александром Рожковым и Олегом Раковичем.
Переводы Тома Стоппарда:
Переводы Чака Паланика:
Переводы Уильяма Берроуза:
Переводы Стюарта Хоума:
Переводы других авторов: