Илья Кормильцев родился в Свердловске 26 сентября 1959 года. Его воспитывали дедушка и бабушка. Родители Кормильцева развелись, когда ему было всего два года. Он вспоминал, что его мировоззрение сформировала огромная библиотека деда, в которой были редкие книги на иностранных языках, а также богатая коллекция пластинок. Бабушка поэта (она была немкой-протестанткой: прадед Ильи приехал в Россию по приглашению Екатерины II) рассказывала, что в нее был влюблен маршал Жуков - в бытность командующим Уральским военным округом.
С детства Кормильцев любил иностранные языки, окончил английскую спецшколу. Также он увлекался химией - побеждал на олимпиадах и в итоге выбрал ее своей профессией. Он поступил на химический факультет Ленинградского государственного университета а после вернулся в Свердловск - перевелся в Уральский госуниверситет. Языки он не забросил: когда Илье было 18 лет, журнал "Иностранная литература" опубликовал его первый стихотворный перевод. Впоследствии он стал полиглотом: владел не только английским, но еще и итальянским, немецким, польским, французским, хорватским языками. Также во время учебы в вузе Кормильцев писал стихи: сокурсники считали его очень талантливым.
В 1981 году Илья Валерьевич начал писать тексты для свердловской группы "Урфин Джюс". Вместе они выпустили альбомы "Путешествие" "Жизнь в стиле Heavy Metal" и "15". Кормильцев стал постоянным участником Свердловского рок-клуба, написал тексты для альбома Насти Полевой "Тацу", "Около музыки" Егора Белкина, сотрудничал с группой "Кунсткамера".
С основателями "Наутилуса Помпилиуса" Вячеславом Бутусовым и Дмитрием Умецким поэт познакомился в 1983 году. Они предложили Кормильцеву стать постоянным автором песен для группы. Именно Илья предложил дополнить название "Наутилус" словом "Помпилиус", чтобы не было путаницы с другим коллективом. В середине 80-х в СССР уже был один "Наутилус" - группа, созданная ушедшим из "Машины Времени" Евгением Маргулисом.
В последующие десять лет Кормильцев стал автором текстов песен для девяти альбомов "Наутилуса Помпилиуса". В их числе - альбом "Разлука", который принес группе огромную популярность. Песни "Шар цвета хаки", "Скованные одной цепью", "Ален Делон", "Казанова", "Эта музыка будет вечной" стали "народными".
Интересна история написания некоторых песен. Например, "Ален Делон", который не пьет одеколон, - это, по сути, русская адаптация песни Robert de Niro"s Waiting ("В ожидании Роберта де Ниро") британской группы Bananarama. "Скованные одной цепью" были написаны во время перекура в подъезде. Текст песни отнесли на "литовку": редакторы попросили заменить строчку про "коричневый закат", чтобы не было намека на фашизм (Бутусов сделал его "розовым").
В конце 80-х Илья Валерьевич начал активно заниматься другими направлениями - издал сборник стихов "Скованные одной цепью" (Бутусов был иллюстратром), стал сооснователем свердловского журнала "МИКС", увлекся, по его выражению, "делами, более интересными, чем писание песен". В 1989 году "Наутилус" удостоили премии Ленинского комсомола, но Кормильцев от нее отказался, что вызвало недовольство участников группы. Это решение он не согласовал с другими участниками.
Бутусов объявил о роспуске группы, и Илья переключился на работу литературным переводчиком. В числе его работ - "Бойцовский клуб" Чака Паланика, "Пока мы лиц не обрели" Клайва Льюиса, "Травести" Тома Стоппарда и многое другое. Трижды он становился номинантом премии журнала "Иностранная литература". Периодически он сотрудничал со снова собравшимся "Наутилусом", но после пути Кормильцева и Бутусова разошлись по политическим взглядам.
В 2003 году Илья Валерьевич возглавил издательство "Ультра.Культура", которое выпускало книги, от которых отказывались другие компании. Из-за публикации романа "Скины" Дмитрия Нестерова с Кормильцевым перестала сотрудничать редакция "Иностранной литературы". Издательство закрылось в 2007 году - тогда уже было известно, что поэт тяжело болен.
Годом ранее вместе с семьей он переехал в Лондон. Кормильцев жаловался на боли в спине, считал, что всему виной выбитый позвонок; занимался самолечением. В Англии его состояние стало хуже - он не мог даже сидеть. Кормильцева доставили в госпиталь, где врачи поставили диагноз: четвертая стадия рака позвоночника. Его положили в хоспис. Друзья-музыканты начали сбор денег на лечение. Илья Валерьевич, по словам близких, был очень удивлен, что вокруг него образовалась такая шумиха - он не считал себя суперпопулярным. Его друг Глеб Самойлов передал слова, которые Кормильцев сказал за пару дней до смерти: "Не волнуйся, вокруг меня столько любви!"
Свое последнее стихотворение, написанное в хосписе, он назвал "Мир - это больница для ангелов...". Кормильцев скончался 4 февраля 2007 года. Ему было 47 лет. Похоронили поэта в Москве, на Троекуровском кладбище. Здесь установлен монумент в виде книги, на которой выбиты слова из песни "Наутилуса": "Эта музыка будет вечной, если я заменю батарейки".