Андрей Ильин родился в 1960 году в Нижнем Новгороде. По окончании Горьковского театрального училища в 1979-м служил в Рижском русском театре имени Михаила Чехова. Позднее он также стал выпускником Латвийской музыкальной академии имени Язепа Витола. В период с 1989 года по нынешнее время актер играл в целом ряде московских театров: в частности, Театре имени Моссовета, МХТ имени Чехова и Театре имени Вахтангова.

Артист сыграл множество ролей в кино, в том числе в картинах «Анкор, еще анкор!», «Козленок в молоке», «Красная капелла», «Московская сага» и др. Но поистине народную любовь ему принесла роль Алексея Чистякова в дуэте с Еленой Яковлевой в сериале «Каменская». А не так давно один из самых органичных актерских тандемов отечественного кино вновь встретился на экране в сериале «Склифосовский».