Сергей Владимирович Ильюшин родился 18 (30) марта 1894 года в деревне Дилялево Березниковской волости Вологодского уезда, в большой крестьянской семье. В 1901-1905 годах учился в земской школе в селе Березники. Трудовую деятельность начал в 1909 году чернорабочим на Яковлевской фабрике в Костромской губернии. В 1910—1911 годах работал в Санкт-Петербурге на заводах и на Комендантском аэродроме. К этому времени относится его первое знакомство с авиацией. В 1912 году работал на Амурской железной дороге, в 1913-1914 годах — на Балтийском судоремонтном заводе в Ревеле (ныне Таллин).
В 1914 году призван на военную службу. В 1915-1916 годах — нижний чин, писарь управления вологодского воинского начальника. Затем — ангарный рабочий, помощник авиамоториста на Комендантском аэродроме в Петрограде. В 1917 году Ильюшин сдал экзамен на звание пилота-авиатора. В 1918 году С. В. Ильюшин вернулся на Вологодчину. Работал в губернском совете коммунального хозяйства. В мае 1919 года был мобилизован в Рабоче-крестьянскую Красную армию. Служил авиамехаником 6-го авиапоезда VI армии, военкомом 2-го авиационного парка авиационно-ремонтных частей Кавказского фронта, начальником 15-го авиапоезда IX Кубанской армии. Осенью 1921 года откомандирован на учебу в Москву во вновь организованный Институт инженеров Красного воздушного флота.
Во время учебы началось формирование Ильюшина как конструктора. В 1923-1925 годах он сконструировал несколько планеров. Окончив в 1926 году академию и став военным инженером-механиком воздушного флота, Ильюшин руководил самолетостроительной секцией Научно-технического комитета Военно-воздушных сил. В 1933 году возглавил Центральное конструкторское бюро при московском заводе имени В. Р. Менжинского, где одновременно руководил одной из бригад. В 1935 году эта бригада была преобразована в Опытное конструкторское бюро, главным конструктором которого был назначен Ильюшин. В 1956—1970 годах он — генеральный конструктор. В середине 1930-х годов под руководством Ильюшина были разработаны два варианта двухмоторного бомбардировщика — ЦКБ-26 и ЦКБ-30 (ДБ-3, ДБ-3б). С 1940 года предпочтение отдается ДБ-ЗФ, который в марте 1942 года был переименован в Ил-4.
Бомбардировщики, сконструированные под руководством Ильюшина, прославились в годы Великой Отечественной войны. Бронированный штурмовик Ил-2, опытный образец которого был построен в 1939 году, во время Великой Отечественной войны положил начало новому роду боевой авиации, тесно взаимодействующему с наземными войсками. В нем удалось достичь гармоничного сочетания маневренности и скорости, мощного вооружения и броневой защиты. В результате самолет стал напоминать летающий танк, которому не страшен пулеметный и ружейный огонь. Это грозное оружие переднего края гитлеровцы называли «черной смертью». Ил-2 стал самым массовым советским самолетом военного времени. Позднее были созданы штурмовики Ил-10, Ил-16, Ил-40 (реактивный). В 1948 году в Опытном конструкторском бюро С. В. Ильюшина был построен первый советский реактивный бомбардировщик Ил-28, выпускавшийся серийно. Этот самолет долгое время состоял на вооружении, на нем проходили обучение и тренировку многие летчики-бомбардировщики.
Сергей Ильюшин ярко проявил себя и как конструктор пассажирских самолетов. Первым в их ряду стал Ил-12, серийное производство которого началось в 1946 году. Вслед за ним, в 1950-е - 1960-е годы, на гражданских воздушных линиях появились другие самолеты, более мощные и скоростные, с большей вместимостью: Ил-14. Реактивный трансатлантический лайнер Ил-62, на многие годы ставший флагманом «Аэрофлота», стал качественно новым достижением. Этот самолет получил сертификат на право полетов в США. За самолет Ил-62 Ильюшин был отмечен Золотой медалью Международной авиационной федерации (ФАИ).
Сергей Ильюшин — целая эпоха в отечественном самолетостроении. О работе конструктора он любил говорить: «Надо делать так, чтобы любой самый опытный и придирчивый специалист мог сказать: лучше не сделаешь». Скончался Сергей Ильюшин 9 февраля 1977 года. Похоронен в Москве на Новодевичьем кладбище.
