Она появилась на свет 22 декабря 1971 года в Ленинграде. Необычная фамилия Ильм в переводе с эстонского означала «дерево», а в жилах девочки текла прибалтийская и молдавская кровь. Отец будущей актрисы был довольно известным врачом, мама работала парикмахером в салоне красоты. Ингу с самого детства занимали насекомые — она могла часами разглядывать на улице жучков и букашек и даже записалась в кружок юных натуралистов при Доме пионеров. Кроме этого девочка занималась танцами и посещала студию юных литераторов, а ещё одной большой любовью Инги были лошади — она училась верховой езде в школе Олимпийского резерва, а после занятий с удовольствием ухаживала за животными на конюшне.
Детство Инги прошло в квартире на Фонтанке — двери их дома всегда были открыты для многочисленных гостей. Однажды к родителям девочки пришла целая компания актёров и режиссёров с «Ленфильма». Один из гостей увидел на полке фотографию Инги и решил показать портрет очаровательной малышки на киностудии. В семье про этот случай скоро забыли, и каково же было всеобщее удивление, когда дома раздался звонок — Ингу вызывали на «Ленфильм» сниматься в детской картине «Приключения Петрова и Васечкина».
Оказалось, что 12-летнюю девочку на роль Маши Старцевой утвердил не режиссёр Владимир Алеников, а будущие партнёры по съёмкам — юные актёры Егор Дружинин и Дмитрий Барков. Мальчишкам показали сотни фотографий симпатичных девчонок, но из всех самой красивой они единогласно признали Ингу. Уже вскоре юная актриса вместе с командой отправилась на съёмки в Одессу. В солнечном городе киногруппа жила два года, пока снимали «Приключения Петрова и Васечкина, обыкновенные и невероятные» и продолжение —«Каникулы Петрова и Васечкина». За это время бывшая отличница Инга Ильм очень отстала от школьной программы — она хоть и пыталась делать уроки в свободное от съёмок время, но посещать занятия удавалось всего раз в неделю.
Тем не менее об успеваемости Инга уже не слишком переживала. После премьеры фильма она проснулась звездой, в юную актрису были влюблены все мальчишки Советского Союза. Получив аттестат, Инга решила продолжать актёрскую карьеру и с первой попытки поступила в Школу-студию МХАТ. Правда в выборе профессии она очень скоро усомнилась — Инга считала себя самой бездарной студенткой на курсе и была уверена, что её не выгоняют только из-за трудолюбия и усердной работы.
Свою первую взрослую роль в кино Инга Ильм исполнила в ленте «Бег по солнечной стороне», где сыграла возлюбленную главного героя Машу. Следом Ильм перевоплотилась в слепую девочку Настю в мелодраме «Глаза», промелькнула в образе служанки в ленте «Мушкетёры двадцать лет спустя», появилась в фильмах «Лестница света», «Лунапарк», «Сонм белых княжен», «Чайка».
Начало взрослой карьеры складывалось для Инги Ильм весьма успешно. После института её пригласили на главную роль актрисы Оксаны Ромашко в сериале «Горячев и другие», которому было суждено завоевать любовь зрителей. Вскоре Инга исполнила главную роль в мелодраме «Ты есть». Однако на дворе было начало 90-х, и отечественный кинематограф переживал кризис. Многие знакомые и коллеги отправились на поиски счастья за океаном, и Инга поддалась всеобщей волне эмиграции и уехала в США.
Окончив экспресс-курсы английского языка, Инга Ильм поступила в знаменитую актёрскую школу Ли Страсберга. Чтобы как-то зарабатывать на хлеб, она устроилась администратором в ресторан. Однако американская мечта оказалась чужда актрисе — очень скоро она буквально возненавидела Америку с её прагматизмом, безразличием друг к другу и культом денег, и уже через год вернулась на родину.
В Москве Инга Ильм пополнила труппу Пушкинского театра, где за следующие шесть лет была задействована во многих постановках — «Сон в летнюю ночь», «Дубровский», «Великий Гэтсби», «Любовь и всякое такое…», «Никто не умирает по пятницам», «Антигона». Параллельно актриса начала карьеру на телевидении — вела передачи «Шансы» и «Не верю!».
В середине 90-х Инга Ильм поучаствовала в нескольких документальных проектах — сыграла Лилю Брик в «Невыдуманных историях о Москве» и Марлен Дитрих а одноимённом биографическом фильме. Последней на сегодняшний день актёрской работой Инги стала главная роль в комедии «Чай, кофе, потанцуем…» — российской версии знаменитого ситкома «Друзья». После этого вот уже больше двадцати лет Инга Ильм в кино не снимается — считает, что актёрскую профессию она переросла.
В начале 2000-х актриса согласилась принять участие в откровенной фотосессии для журнала «ОМ». Это решение оказалось роковым — смелые снимки не понравились телевизионному руководству, и начальство уволило Ингу с должности ведущей «Городских новостей». Спустя несколько лет актриса организовала собственный документальный проект «Другая жизнь», с которым объездила весь мир — общалась с буддийскими монахами, вождями диких племён, европейскими аристократами.
Первым мужем Инги Ильм был ирландский режиссёр Джерард Майкл МакКарти, с которым она познакомилась на съёмках фильма «Лестница света». В браке родился сын Джейсон Джерард Александр, но супруги прожили вместе недолго — всему виной были сложности жизни на три страны и ревность мужа. Инга Ильм очень гордится успехами единственного сына — Джейсон в совершенстве владеет сразу шестью иностранными языками, в то время как сама актриса с трудом выучила английский.
Семейное счастье Инга Ильм обрела во втором браке. С одноклассником подруги — дизайнером, художником и режиссёром Игорем Северцевым — она познакомилась на вечеринке, и вскоре поняла, что это её человек. Актриса признавалась, что семейная жизнь с Игорем похожа на неспешную прогулку по ровной дороге, когда ты уже преодолел все препятствия.
В середине 2000-х актриса вместе с мужем открыла свой небольшой издательский бизнес, основала литературную премию для молодых талантов и поступила на исторический факультет МГУ. С тех пор Инга занимается научными исследованиями в области истории мировой архитектуры. Актриса выпустила книгу о творчестве придворного архитектора Екатерины II Чарльза Камерона и опубликовала множество научных статей.
Вот уже много лет Инга Ильм живёт в Италии. Эта страна вдохновила актрису на написание нескольких книг. «Моя Италия», посвящённая Флоренции, Риму и Неаполю, была отмечена премией итальянского министерства культуры и туризма, а на основе собственных дневниковых заметок Инга Ильм выпустила сборник «Обрывки из реальностей. #ПоТэгуРим».
В 2022 году состоялось возвращение Инги Ильм в кинематограф — правда не как актрисы, а в качестве автора идеи сериала. Проект о художниках «Арт и Факт» был номинирован на несколько телевизионных премий. В одном из последних интервью Инга Ильм признавалась, что по сути никогда не меняла сферы деятельности и всегда занималась искусством в разных его проявлениях: «Перед вами последовательный путь. От человека, который умеет принимать мир, пропускать его через себя и разделять со зрителем свои эмоции, к человеку, который способен воспринимать мысль, определять смыслы и растолковывать их, то есть передавать дальше. Я — проводник. Можно сказать: посвятила себя культуре памяти. И театр, и кино, и книга — это её лики».