5 января 1787 года был записан в службу казаком и 15 мая 1788 года был произведён в сотники. В том же году Иловайский принял участие в войне с Турцией, был при взятии Очакова, Каушан, Бендер, Килии и Измаила. В 1800 году, командуя полком, Иловайский участвовал в знаменитом походе казаков в Индию, снаряженном императором Павлом, и дошёл до Оренбурга. В кампанию 1806—1807 гг. с французами Иловайский сперва содержал передовые посты на р. Висле и Одере, а затем, будучи отряжен с полком в м. Гогенштейн, был здесь со всех сторон окружен неприятелем и отрезан, но ночью успел пробиться и примкнуть к отряду генерала Барклая де Толли. При отступлении нашем к Прейсиш-Эйлау Иловайский, находясь на правом фланге авангарда, своими удачными действиями способствовал успеху отступления и был ранен пулей в правый бок навылет. По выздоровлении Иловайский участвовал в сражении при Гуттштадте, в преследовании неприятеля до р. Пассарги и при Гейльсберге и награждён золотой саблей с надписью «За храбрость» и прусским орденом «Pour le mérite». 11 января 1810 г. получил чин полковника.