Первый матч за сборную Илья Жилин провёл 14 июня 2013 года в Калининграде против команды Сербии в рамках Мировой лиги. Всего на турнире сыграл в 12 матчах, набрал 29 очков. В том же году стал чемпионом Европы и серебряным призёром Всемирного Кубка чемпионов, но на этих соревнованиях не выходил на площадку ни в одном из поединков сборной России.