Популярный советский артист эстрады.
Родился в Борисоглебске 2 января 1937 года в семье лётчика. После окончания школы уехал в Одессу, где поступил в Институт инженеров морского флота, который успешно закончил в 1959 году.
Ещё будучи студентом, вместе с Михаилом Жванецким, создал и руководил студенческим театром «Парнас-2». Чуть позже в театр пришёл Роман Карцев.
С 1963 года вся троица перебралась в Ленинград, где начали работать в театре Аркадия Райкина.
Карцев и Ильченко служили актерами, а Жванецкий стал заведующим литературной частью.
В рамках театра у Ильченко и Карцева была своя концертная программа. Автором выступал Михаил Жванецкий.
В 1969 году все трое покинули Райкина и создали свой Одесский театр миниатюр, который выпустил три программы: «Как пройти на Дерибасовскую», «Встретились и разбежались», «Искренне ваш». В 1970 году стали лауреатами четвёртого Всесоюзного конкурса артистов эстрады.
В 1979 году Ильченко и Карцев переехали в Москву. Работали в Московском театре миниатюр, где выступали с сольными программами. Много гастролировали по стране и за рубежом. Выступали на телевиденье, в передачах «Голубой огонек», «Вокруг смеха» и других. В 70-е 80-е годы прошлого века стали одними из самых популярных артистов эстрады в нашей стране.
Все закончилось в начале 90-х когда у Виктора Ильченко было диагностировано онкологическое заболевание.
Ушел из жизни актер 21 января 1992 года. Похоронен в Москве на Троекуровском кладбище, участок №2.