Z 1941 pіd chas radyansyko-nіmecykoi vіyni vіyni perebuvav v evakuacіi v Sibіru (s. Fіlіpovcі Ordinsykoho r-nu Novosibіrsykoi obl., RF). 1946 razom z sіm'ieyu pereihav do Moskvi.

1960 roku znyav diplomnu robotu – pershiy v іstorіi VDІKu povnometraghniy fіlym «Proschavayte, holubi», і otrimav za nyoho nayvischі nahorodi na svіtovih kіnofestivalyah u Prazі і Lokarno za naykraschu operatorsyku robotu. U 1963 rocі otrimav zaproshennya zі studіi іm. O. Dovghenka znyati fіlym «Tіnі zabutih predkіv» reghisera Serhіya Paradghanova. Fіlym stav laureatom ponad sotnі mіghnarodnih kіnofestivalіv.

U 1960-63 rr. pracyuvav asistentom operatora na Yaltinsykіy kіnostudіi hudoghnіh fіlymіv.

Debyut Yurіya Іllienka u reghisurі – «Krinicya dlya sprahlih» za scenarіiem Іvana Dracha pro vinischennya ukrainsykoho sela, buv zaboroneniy postanovoyu CK KP Ukraini na 22 roki. Nastupniy fіlym «Vechіr na Іvana Kupala» – alehorichna іstorіya Ukraini, buv znyatiy z ekranu rіshennyam mіnіstra kulyturi SRSR Romanova і pokladeniy na policyu na 18 rokіv. Fіlym reabіlіtovano v 1988-mu.

U 1971 rocі na 24-mu z'izdі kompartіi Ukraini zaboroneno nastupniy, tretіy fіlym Yurіya Іllienka «Bіliy ptah z chornoyu oznakoyu» yak «naybіlysh shkіdliviy fіlym, scho kolisy bulo zrobleno v Ukrainі. Osoblivo shkіdliviy dlya molodі».

U 1972 rocі v Yuhoslavіi Yurіy Іllienko znіmaie fіlym «Ghіvіo zaіnat», scho perekladaietysya yak «Ghivu naperekіr vsyomu». Fіlym otrimav «Srіbnu arenu» na festivalі v Pulі і priz za naykraschu cholovіchu roly. V Ukrainі na ekran buv ne dopuscheniy. Nastupniy fіlym «Mrіyati і ghiti» za scenarіiem Іvana Mikolaychuka і Yurіya Іllienka bulo 42 razi zupineno u virobnictvі na rіznih stadіyah.

U rіznі roki bulo zaboroneno mayghe vsі proiekti Yurіya Іllienka na stadіi scenarіyu. Z napisanih 42 scenarіiv lishe sіm stali fіlymami.

U 1989 rocі Yurіy Іllienko stvoriv nezaleghnu kіnostudіyu «Fest-Zemlya», na yakіy znyav pershiy v Ukrainі fіlym ne na derghavnі koshti. V osnovu fіlymu pokladeno zekіvsykі opovіdannya Serhіya Paradghanova «Lebedine ozero. Zona». Ce fіlym bulo zaprosheno na Kannsykiy kіnofestivaly, de vіn viborov dva prizi: Priz FІPRESSІ – mіghnarodnoi federacіi kіnopresi і Priz «Eskor» – nezaleghnoi molodoi kіnokritiki.

U 2001 znyav proekt «Molitva za hetymana Mazepu», do yakoho yshov blizyko tretini svoho ghittya.

Vіd 1968 (z perervoyu) vikladav u Kiivsykomu unіversitetіtі teatru, kіno і telebachennya: vіd 1990 – zasnovnik і zavіduvach kafedri kіnoreghisuri ta kіnodramaturhіi. Odin іz zasnovnikіv і akademіkіv Nacіonalynoi Akademіi mistectv Ukraini (1996). U 1991-92 – Holova Derghavnoho fondu ukrainsykoi kіnematohrafіi pri Kabіnetі mіnіstrіv Ukraini. 1996-98 – chlen prezidіi Komіtetutu z derghavnih premіy Ukraini іm. T. Shevchenka.

Yurіy Іllienko vіdomiy takogh yak ghivopisecy. Uchasnik mіghnarodnih mistecykih vistavok vіd 1990. Personalynі – u Kiievі (1965, 1999).

Avtor romanu-scenarіyu «Ahasfer. Hronіka druhoho prishestya Hrista» (1994), ponad 20 scenarіiv і lіbreto baletіv, za yakimi stvoreno 12 fіlymіv і 2 baleti: «Ahonіya» («Prometey»; 1982; Bielhradsykiy teatr operi ta baletu), «Olyha» (1990; Kiivsykiy teatr operi ta baletu) toscho.

Narodniy artist URSR (1987). Laureat Derghavnih premіy Ukraini іm. T. Shevchenka (1991; u skladі tvorchoho kolektivu za hudogh. kіnofіlym «Tіnі zabutih predkіv»), іmenі O. Dovghenka (2005). Nahorodgheniy Ordenom Ukraini «Za zasluhi» 3-ho (1996) ta 2-ho (2008) stupenіv, derghavnimi nahorodami SRSR. Buv chlenom Nacіonalynoi spіlki kіnematohrafіstіv Ukraini (z 1964).

Pomer 15 chervnya 2010 roku v selі Prohorіvcі na Cherkaschinі pіslya trivaloi nevilіkovnoi hvorobi.