Ілля Любимов народився в Москві. Батько — Петро Якович Шлезінгер (нар. 1944), начальник відділу в ДКБ Сухого . Мати — Наталія Миколаївна Любимова (лінгвіст, перекладачка з англійської та французької мов). Старший брат — Олег Петрович Любимов (нар. 13 лютого 1968), актор, з 1993 року грає в Московському театрі «Майстерня Петра Фоменка», також знімався і знімається в деяких фільмах.
Ілля закінчив школу екстерном. У 11-річному віці почав працювати в складі Театру юного москвича «Тюм» (під керівництвом Олександра Тюкавкіна), куди Іллю привела мама, який вирішив йти по стопах брата.
У 1993 році вступив на режисерський факультет РАТІ (ГІТІСу), майстерня Петра Фоменка. Ще в інституті грав в постановках: «Весілля»,«Дачники»,«Ідея пана Дому»,«Несвяті святі»,«Школа для дурнів»,«Гарпагоніада».
Знявся в кліпах Влади Касти «Сестра» (2004), «Сочиняй мечты» (2011).
Особисте життя
Дружина — Катерина Вилкова (нар.. 11 липня 1984), вони одружилися 1 травня 2011 року.
Діти: дочка Павла (нар.. 11 лютого 2012) і син Петро (нар.. 6 квітня 2014 року).
↑Выборг не раскочегарился // Газета "Коммерсантъ". — 2010. — Вип. 148 (16 серпня). — С. 11. Архівовано з джерела 4 серпня 2021. Процитовано 4 серпня 2021.