Îêîí÷èë Àêàäåìè÷åñêîå ìóçûêàëüíîå ó÷èëèùå ïðè Ìîñêîâñêîé êîíñåðâàòîðèè (êëàññ Íàòà-ëüè Äìèòðèåâîé), Ðîññèéñêóþ àêàäåìèþ ìóçûêè èìåíè Ãíåñèíûõ (êëàññ ïðîôåññîðà Àëåêñàíäðà Ôðàó÷è), àñïèðàíòóðó Âûñøåé øêîëû ìóçûêè â Êàðëñðóý.  íàñòîÿùåå âðåìÿ – äîöåíò ÐÀÌ èìåíè Ãíåñèíûõ.
Äìèòðèé – îäèí èç ñàìûõ òèòóëîâàííûõ êëàññè÷åñêèõ ãèòàðèñòîâ Ðîññèè, óäîñòîåííûé â îáùåé ñëîæíîñòè áîëåå äâàäöàòè íàãðàä. Ñðåäè íèõ – ïåðâîå ìåñòî íà êîíêóðñå Ãèòàðíîé àññîöè-àöèè Àìåðèêè â ÑØÀ (2002); Ãðàí-ïðè êîíêóðñà èìåíè Ôðàíñèñêî Òàððåãè â Èñïàíèè (2008), ãäå âïåðâûå çà 42 ãîäà ñóùåñòâîâàíèÿ êîíêóðñà ïîáåäèòåëåì ñòàë ãèòàðèñò èç Ðîññèè; ïîáåäà íà Ìåæ-äóíàðîäíîì êîíêóðñå èìåíè Àíäðåñà Ñåãîâèè â Èñïàíèè (2009). Èëëàðèîíîâ òàêæå ÿâëÿåòñÿ ëàó-ðåàòîì êîíêóðñà äèðèæ¸ðîâ è êîíêóðñà êîìïîçèòîðîâ.
Âûñòóïëåíèÿ ãèòàðèñòà ïðîõîäÿò â Ðîññèè, Åâðîïå, Àçèè è Àìåðèêå íà ñöåíàõ òàêèõ ïðå-ñòèæíûõ çàëîâ, êàê Òîíõàëëå â Öþðèõå, Áîëüøîé çàë Ìîñêîâñêîé êîíñåðâàòîðèè, Äâîðåö èçÿùíûõ èñêóññòâ BOZAR â Áðþññåëå, öåíòð èñêóññòâ Ñåóëà è äðóãèõ. Êîíöåðò Äìèòðèÿ â Àíòâåðïåíå áûë îò-ìå÷åí «Çîëîòûì çíàêîì» îò Klassiek Centraal (Áåëüãèÿ).
Ìóçûêàíò èãðàë â ñîïðîâîæäåíèè Ãîñîðêåñòðà Ðîññèè èì. Å. Ô. Ñâåòëàíîâà, Áîëüøîãî ñèì-ôîíè÷åñêîãî îðêåñòðà èìåíè Ï. È. ×àéêîâñêîãî, êàìåðíûõ êîëëåêòèâîâ «Âèðòóîçû Ìîñêâû», «Ñî-ëèñòû Âåíåöèè» (Èòàëèÿ). Ñîòðóäíè÷àåò ñ òàêèìè èçâåñòíûìè äèðèæ¸ðàìè, êàê Âëàäèìèð Ôåäîñå-åâ, Ëåî Áðàóýð (Êóáà), Àëåêñàíäð Ñëàäêîâñêèé, Ôàáèî Ìàñòðàíäæåëî.  àíñàìáëåâûõ âûñòóïëåíè-ÿõ åãî ïàðòíåðàìè ñòàëè âèîëîí÷åëèñò Áîðèñ Àíäðèàíîâ, ñêðèïà÷è Àíäðåé Áàðàíîâ, Ëåîíàðä Øðàéáåð, Ñåðãåé Äîãàäèí, ôëåéòèñò Ïàòðèê Ãàëóà, êâàðòåò Artis, êîíòðàáàñèñò Àíäðåé Èâàíîâ.
Äìèòðèé áûë ó÷àñòíèêîì ôåñòèâàëåé «Äåêàáðüñêèå âå÷åðà Ñâÿòîñëàâà Ðèõòåðà» â Ìîñêâå, èìåíè Ïàáëî Êàçàëüñà è «Àíñè êëàññèê» âî Ôðàíöèè, Ãèòàðíîé àññîöèàöèè Àìåðèêè â ÑØÀ, Ñèì-ïîçèóìà ãèòàðû â Èçåðëîíå (Ãåðìàíèÿ) è ìíîãèõ äðóãèõ. Ó÷àñòíèê âåäóùèõ ðîññèéñêèõ ôîðóìîâ: «Vivarte», «Ìóçûêàëüíàÿ ýêñïåäèöèÿ», «Vivacello», «Êðåùåíäî».
Èëëàðèîíîâ ìíîãî ñäåëàë äëÿ ðàçâèòèÿ è ïîïóëÿðèçàöèè êëàññè÷åñêîé ãèòàðû, âûñòóïèâ â êà÷åñòâå îðãàíèçàòîðà íåñêîëüêèõ êðóïíûõ ôåñòèâàëåé â Ðîññèè. C 2006 ïî 2009 ãîä Äìèòðèé ñîâ-ìåñòíî ñ Ìîñêîâñêîé ôèëàðìîíèåé ÿâëÿëñÿ îðãàíèçàòîðîì è îäíèì èç îñíîâàòåëåé ôåñòèâàëÿ «Âèðòóîçû ãèòàðû». Îäèí èç îðãàíèçàòîðîâ Ìåæäóíàðîäíîãî êîíêóðñà è ôåñòèâàëÿ ãèòàðèñòîâ èìåíè Àëåêñàíäðà Ôðàó÷è â Ìîñêâå, ðóêîâîäèòåëü «êëàññè÷åñêîãî» äíÿ çíàìåíèòîãî ôåñòèâàëÿ «Ìèð ãèòàðû» â Êàëóãå. Ñîîðãàíèçàòîð ôåñòèâàëÿ ãèòàðíûõ èñêóññòâ «GUITARMAGFEST», êîòîðûé ïðîéä¸ò â çàëå Çàðÿäüå â ìàå 2021 ãîäà. Àâòîð àáîíåìåíòà «Ñîâðåìåííàÿ ãèòàðà. Remix» â Ôè-ëàðìîíèè-2 â Ìîñêâå. Õóäîæåñòâåííûé ðóêîâîäèòåëü ôåñòèâàëÿ «Áîëüøèå è ìàëûå çâåçäû».
Äìèòðèþ Èëëàðèîíîâó ïîñâÿùåíû ïðîèçâåäåíèÿ êîìïîçèòîðîâ Àëåêñåÿ Ðûáíèêîâà, Íèêè-òû Êîøêèíà, Àíäðåÿ Çåëåíñêîãî, Åôðåìà Ïîäãàéöà, Àòàíàñà Óðêóçóíîâà, Ñåðãåÿ Ðóäíåâà.
Äèñê Äìèòðèÿ Èëëàðèîíîâà ñ Áîðèñîì Àíäðèàíîâûì (ôèðìà Delos), âîøåë â ëîíã-ëèñò íî-ìèíàíòîâ íà ïðåìèþ Grammy-2004.
Èëëàðèîíîâ ïðèíèìàë ó÷àñòèå â çàïèñè ñàóíäòðåêà ôèëüìà «Ïàññàæèðêà» Ñòàíèñëàâà Ãîâî-ðóõèíà è â ñú¸ìêàõ äîêóìåíòàëüíîãî ôèëüìà «Áèòâà çà ãèòàðó» (êàíàë «Êóëüòóðà»), à òàêæå ñíÿëñÿ â õóäîæåñòâåííîì ìóçûêàëüíîì ôèëüìå «Äóõ Ñîíîðû» ïî ìîòèâàì ðîê-îïåðû Àëåêñåÿ Ðûáíèêîâà «Çâåçäà è ñìåðòü Õîàêèíà Ìóðüåòû» (ðåæèññ¸ð – À. Ðûáíèêîâ).
Äìèòðèé íàõîäèòñÿ â ïîñòîÿííîì ïîèñêå íîâûõ ôîðìàòîâ àêàäåìè÷åñêèõ êîíöåðòîâ. Ñðåäè åãî ïîñëåäíèõ ïðîåêòîâ â òàêîì êëþ÷å – ïðîãðàììà «Ñíû â çåðêàëå: Satie-âèäåíèÿ» ñ ó÷àñòèåì âå-äóùèõ ðîññèéñêèõ ñîëèñòîâ, ãäå âèäåî-ïðîåêöèÿ â ðåæèìå ðåàëüíîãî âðåìåíè ñòàíîâèòñÿ ïîëíî-ïðàâíûì ó÷àñòíèêîì êîíöåðòà; è ñïåêòàêëü «Âñ¸ ñëîæíî. Ìóçûêà è ðàçãîâîðû» (ðåæèññ¸ð Íèíà Ãðèãîðüåâà), ãäå àêàäåìè÷åñêèé êîíöåðò è äðàìàòè÷åñêîå äåéñòâèå âïëåòåíû â óâëåêàòåëüíûé ñþ-æåò.