Илизаров был депутатом Косулинского районного совета депутатов трудящихся (1947 год) и Курганского областного Советов депутатов трудящихся (1971 год, 1973 год), депутатом Верховного Совета РСФСР (1980 год), народным депутатом СССР (1990 год). Был участником XXV, XXVI, XXVII съездов КПСС, XIX всесоюзной конференции КПСС, делегатом XV съезда профсоюзов СССР (1972 год), делегатом VI (1983 год) и VII (1988 год) съездов Всесоюзного общества изобретателей и рационализаторов. Являлся членом научного совета Академии медицинских наук СССР, членом Центрального совета Всесоюзного общества изобретателей и рационализаторов СССР, членом редакционного совета журнала «Ортопедия, травматология и протезирование», Советского фонда культуры (с 1985 года) и Союза советских обществ дружбы и культурной связи с зарубежными странами (с 1987 года). Член правления Советского детского фонда им. В. И. Ленина (с 1987 года).