בנובמבר 2007 נבחר לראשונה לתפקיד ראש המועצה אזורית אשכול, וב-2012 נבחר לקדנציה שנייה ברוב של 91%. במהלך כהונתו ערך צה"ל את מבצעי עופרת יצוקה, עמוד ענן וצוק איתן, שבמהלכם נאלץ להתמודד עם ירי של רקטות ופצמ"רים אל יישובי המועצה האזורית. במבצע צוק איתן נחשפה תשתית מנהרות הלחימה של החמאס המאיימות על יישובי עוטף עזה. איומים אלה שיבשו את שגרת החיים ביישובי המועצה וביישובים נוספים במהלך המבצע, גרמו להרוגים ופצועים ולנזק רב. נוסף לדאגות ציבוריות אלה, בנו, ששירת כלוחם במבצע, נפצע קל ואושפז לימים אחדים בבית החולים.
לקראת הבחירות לכנסת העשרים הצטרף ילין למפלגת "יש עתיד" והוצב במקום השביעי.[5] לאחר שהרשימה זכתה ב-11 מושבים, נבחר ילין לכנסת. שימש כחבר בוועדת המדע והטכנולוגיה של הכנסת וכיהן כיושב-ראש השדולה למען השלטון המקומי, יושב-ראש השדולה לעוטף ישראל וכיושב-ראש השדולה החקלאית.
בראשית 2019, לקראת הבחירות לכנסת ה-21, הודיע ליו"ר מפלגתו יאיר לפיד כי הוא עוזב את מפלגת יש עתיד ולא יתמודד מטעמה לכנסת. ב-20 בפברואר 2019 שוריין במקום ה-10 ברשימת העבודה.[6] המפלגה זכתה בשישה מנדטים וילין לא נכנס לכנסת.
ילין תמך בתוכנית ההתנתקות, אך לימים טען שזאת הייתה טעות והיה צריך לצאת אך ורק בהסכם.[8] האשים בשנת 2018 את ממשלת ישראל בחוסר נחישות להילחם בטרור מרצועת עזה, ובהישענות על החוסן של תושבי עוטף עזה.[9]