Илья Ермоленко родился 22 апреля 2002 года на станции Плотинной Каменского района. После окончания девяти классов поступил в Каменский агротехникум на факультет механизации. Восемь лет занимался греко-римской борьбой в Каменской ДЮСШ.
В 2020 году женился. Осенью 2021 года был призван в ряды вооруженных сил и через некоторое время заключил контракт, неся службу на острове Сахалин. С конца апреля участвовал в специальной военной операции.
В последний раз выходил на связь с родными 2 мая. Как стало известно позже, 17 мая в районе села Дибровное в ходе наступательных действий, Илья прикрывал огнем своих товарищей, не давая возможности врагу перегруппироваться. Илья Ермоленко выполнил свою боевую задачу, но получил осколочное ранение, несовместимое с жизнью.
Герой представлен к государственной награде «Орден мужества».
