Han var medlem av flere forskjellige vitenskapelige organisasjoner, og mottok flere priser, premier og til sammen 53 æresgrader. I 1955 ble Ilya Prigogine tildelt prisen for Francqui Eksact Sciences. For denne studien i irreversibel termodynamikk mottok han Rumford-medaljen i 1976, og i 1977 ble han tildelt Nobelprisen i kjemi. I [1989] ble han tildelt tittelen vicomte av kongen av Belgia.