Der Ilytsch entspringt im Nördlichen Ural. Er durchfließt den Ural in überwiegend südlicher Richtung und verlässt ihn in westlicher Richtung und mündet schließlich bei Ust-Ilytsch in die Petschora. Der Ilytsch ist zwischen Anfang November und Ende April von einer Eisschicht bedeckt. Der mittlere Abfluss am Pegel Maximowo, 47 km oberhalb der Mündung, beträgt 180 m³/s.[3] Das Einzugsgebiet umfasst 16.000 km². Die wichtigsten Nebenflüsse sind Pyrsju und Palju von links sowie Kosju, Sarju und Kogel von rechts.