Модест Михайлович Ильин родился 17 октября1889 года в городе Гура-КальварияВаршавской губернии. Семья переехала в Красноярск, где Модест получил начальное образование. Под влиянием директора Красноярского музея А. Я. Тугаринова стал интересоваться естественными науками, в особенности ботаникой. В 1909 году поступил на медицинский факультет Томского университета. Там он посещал лекции известного ботаника В. В. Сапожникова.
Модест Михайлович Ильин длительное время преподавал в Ленинградском университете, однако постоянно занимался и исследованиями. Он был автором обработки многих родов растений для многотомной монографии «Флора СССР». В 1935 году Ильин получил степень доктора биологических наук без защиты диссертации.
М. М. Ильин — автор множества работ по флоре Средней Азии, описал большое количество новых видов из самых разнообразных семейств растений.