Советский, а позднее российский лётчик-испытатель. Сын С.В. Ильюшина. Заместитель главного конструктора «ОКБ Сухой».
Необычным был его путь в летчики-испытатели. Его научил летать в подростковом возрасте Владимир Константинович Коккинаки – на протяжении многих лет шеф-пилот на фирме Сергея Владимировича Ильюшина. Затем он летал в аэроклубе, а потом, учась в академии Жуковского, экстерном сдал выпускные экзамены в Военной школе пилотов первоначального обучения. Хотя для разрешения на такие экзамены потребовалась протекция, но сдал их Володя без каких-либо скидок. После окончания академии он был принят в школу летчиков-испытателей. Со столь малым налетом и опытом в школу испытателей обычно не принимали, предпочитая более опытных кандидатов. Но Владимир учился вполне успешно, не отставая от более опытных товарищей. Это, безусловно, говорит о его незаурядных летных способностях. Уже во время обучения его посылали в командировки на серийные заводы.
После окончания школы летчиков-испытателей он был распределен в ЛИИ. В первые же годы ему поручали сложные испытания, в том числе полеты на опытном Су-7, после чего его пригласили на фирму Павла Осиповича Сухого. Для сверхзвуковых самолетов встала проблема возможности посадки с неработающим двигателем. Реактивные двигатели того времени были не слишком надежными, а покидание и гибель опытного самолета надолго задерживали его окончательное создание. Спасение же опытного самолета при отказе двигателя давало возможность быстро устранить причину ненадежности. Поэтому такое спасение имело значение и военное, и экономическое и стало делом профессиональной чести и мастерства летчиков-испытателей. Но как это делать, в конце 50-х годов было еще не вполне ясно. Над проблемой думали и летчики, и ученые ЦАГИ и ЛИИ. Первая попытка Игоря Соколова на самолете Су-7 осенью 1957г. произвести посадку без двигателя окончилась трагически. И вот в испытательном полете в апреле 1958г. после отказа двигателя Ильюшин впервые в СССР совершил успешную посадку на аэродром на самолете с треугольным крылом Су-11.
В то время еще теоретически эта проблема решена не была. Происходили совещания и конференции ученых и летчиков-испытателей, но конкретные рекомендации еще были спорными. До этого Володя проводил в ЛИИ на самолете МиГ-19 испытания, которые дали материал для размышления, но главной причиной успеха все же была Володина интуиция. В решении этой проблемы Ильюшин был первопроходцем. К сожалению, этот удачный опыт еще не стал достаточной гарантией безопасности. В мае 1958г. в схожей ситуации разбился Владимир Нефедов. Затем в ЛИИ подробные летные испытания успешно провел Валентин Васин.
Эти испытания уже позволили дать конкретные рекомендации и создать методические указания. Позже посадка с остановленным двигателем сверхзвуковых самолетов стала элементом обучения летчиков-испытателей. Но, несмотря на это, такие посадки все же остались сложным и рискованным элементом и, случалось, были причиной гибели летчиков. А Ильюшин освоил их настолько, что неоднократно выполнял как в целях испытаний, так и вынужденно. Однажды даже сумел сесть в поле после отказа двигателя на малой высоте.
Зимой 1959-60 гг. на Заволжской испытательной базе проходили государственные испытания и принятие на вооружение комплекса высотного перехвата на базе самолетов Су-9 и МиГ-21. Летали вместе летчики промышленности и ГК НИИ ВВС. От промышленности летали Ильюшин, Соловьев, Остапенко. От НИИ ВВС Береговой, Коровушкин, Котлов, Петерин, Андреев.
Более 20 лет шеф-пилотом фирм Микояна и Сухого был В.С. Ильюшин. ОКБ Микояна и Сухого традиционно специализировались на создании истребителей. Ильюшина можно назвать лучшими летчиком-испытателем истребителей 1960-70 годов. Их заслуги признаны и Генеральными конструкторами, и учеными ЦАГИ, и коллегами. В одном интервью В. Ильюшина спросили, на каком этапе создания нового самолета он начинает с ним знакомиться. Он ответил: «С осевой линии на первом чертеже». На самом деле это происходило даже раньше, начиная с тактико-технического задания заказчика и первых задумок Генерального. И далее он работал с самолетом до принятия его на вооружение и до запуска в серийное производство. Он знал подробно все перипетии в изменении конструкции, их причины, необходимость модификаций. Каждый МиГ и каждый Су 1960-70 годов имел в себе какие-то черты личности Ильюшина. Эти черты заключались в некоторых особенностях управляемости и в компоновке кабины.
Авторитет Ильюшина как шеф-пилота среди летного состава фирмы был непререкаем. Он был требователен и к дисциплине, и к подготовке своих летчиков, но при этом он обеспечивал справедливую очередность назначений летчиков на новые самолеты и верно оценивал их успехи. С Ильюшиным не только личные, но и деловые отношения всегда были хорошими и никогда не омрачались ни завистью, ни соперничеством.
Награды и звания: Герой Советского Союза (1960); Орден «За заслуги перед Отечеством» III степени (29.07.1999) – за заслуги перед государством, большой вклад в разработку, создание современной авиационной техники и многолетний добросовестный труд; Орден Ленина; Орден Красного Знамени; Орден Трудового Красного Знамени; Орден Красной Звезды; Орден «Знак Почёта». Медали: Медаль де Лаво (ФАИ, 1963); Ленинская премия (1976); Государственная премия Российской Федерации (1996); Заслуженный лётчик-испытатель СССР (1966); Генерал-майор авиации (1973).