Татьяна Валериановна Ильина поступила на кафедру истории искусства Исторического факультета ЛГУ имени А.А. Жданова в 1951 году, закончила курс обучения в 1956 году. С 1958 по 1962 год являлась аспиранткой кафедры истории искусства, в 1963 году защитила кандидатскую диссертацию. Преподавательскую деятельность в стенах кафедры истории искусств Исторического факультета начала в 1967 году, таким образом стаж работы Т.В. Ильиной в Университете составляет 45 лет.
В 1980 году защитила докторскую диссертацию по теме «И. Я. Вишняков. К вопросу о месте портрета в русской живописи XVIII в.». В 1984 году присвоено звание профессора. С 1996 по 2006 год Т.В. Ильина выполняла функции заведующего кафедрой истории искусства Исторического факультета, после разделения кафедры (2006 г.) на кафедру истории западноевропейского искусства и истории русского искусства сначала являлась и.о. заведующего кафедрой истории русского искусства, а затем, с 2007 по 2011 год, заведовала кафедрой истории русского искусства.
В настоящее время Т. В. Ильина читает базовые курсы «Русское искусство XVIII века» (бакалаврская программа) и «Национальное своеобразие русского искусства XVIII века и его место среди европейских школ» (магистерская программа). Под ее научным руководством были успешно защищены около 30 кандидатских и 3 докторских диссертаций.
Основная сфера научных интересов Т.В. Ильиной – русское искусство XVIII в. Она является автором 9 монографий (в том числе «Изобразительное искусство: от техники к образу» (СПб., 2006), «На переломе. Русское искусство XVIII века» (СПб., 2010), 12 учебников по отечественному и западноевропейскому искусству (учебники «Русское искусство XVIII века», «Отечественное искусство» и «Западноевропейское искусство» выдержали по 3 издания, в последние годы вышли учебники «Введение в искусствознание» (М., 2003), «Русский XVIII век: изобразительное искусство и музыка» (М., 2004), «История отечественного искусства от крещения Руси до начала третьего тысячелетия» (М., 2011; допущен Министерством образования и науки в качестве учебника для вузов), «Национальное своеобразие русского искусства XVIII века и его место среди европейских школ» (СПб., 2012)), около 100 статей. Цитирование в базах данных РИНЦ – 38. За последние 5 лет Т.В. Ильина руководила и руководит рядом программ НИР («Искусство России: парадигмы развития в контексте европейских школ», «От классического искусства к современному: проблемы истории и теории, культурологический аспект»). Ученый с мировым именем, Т. В. Ильина регулярно участвует в международных научных конференциях.
Т. В. Ильина является членом диссертационного Совета института им. Репина (АХ), диссертационного Совета Д.210.018.01 при СПб Консерватории, до июня 2012 года являлась членом диссертационного Совета Д 212.232.57 при СПбГУ.
Член редколлегии журнала «Художественный вестник», член редколлегии и авторского проекта конференции «М.В. Ломоносов и Елизаветинское время» (СПб., ноябрь 2011 г.). Член Союза художников и Международной ассоциации искусствоведов АИС.
Неоднократно становилась лауреатом университетских конкурсов научных трудов (1986, 2006) и педагогического мастерства (1992, 1998). В 2009 году была награждена нагрудным знаком «Почетный работник высшего профессионального образования Российской Федерации».
Почетные профессора СПбГУ // 
