Illmer war zusammen mit Erich Fraaß, Curt Großpietsch, Wilhelm Lachnit und Fritz Skade Mitglied der Künstlergruppe "Die Schaffenden". Illmer unternahm Studienreisen in die Schweiz und Frankreich. 1929/1930 gehörte er zu den Gründungsmitgliedern der Dresdner Ortsgruppe der "Assoziation revolutionärer bildender Künstler". Von 1940 bis 1945 war er als Soldat im Zweiten Weltkrieg im Einsatz. Bei den Bombenangriffen auf Dresden im Februar 1945 wurde ein Großteil des künstlerischen Frühwerkes von Willy Illmer vernichtet.