oldu. Bu maçtan 3 gün sonra deplasmanda oynanılan Cleveland Cavaliers karşılaşmasında 39 dakika sahada kalıp 30 sayı 7 ribaund istatistikleri ile iyi bir performans sergilese de takımının maçı 113-108 kaybetmesine engel olamamıştır.
Türk oyuncu 3 Mart günü oynanan Toronto Raptors karşılaşmasında 42 dakika süre alıp 29 sayı 11 ribaunt ile oynayarak takımının en skorer ismi oldu ve uzatmaya giden maçı 122-114 kazandıran isim oldu. İlyasova 13 Mart tarihinde oynanan Washington Wizards karşılaşmasında 21 sayı 12 ribaund ile iyi bir performans sergilese de takımı maçtan mağlup ayrılmıştır. 15 Mart'ta Miami Heat'e kendi evlerinde 107-94 kaybettikleri maçta 26 sayı 17 ribaund ile çok iyi bir performans sergilemiştir. Türk oyuncu 13 Nisan tarihinde Atlanta Hawks'a karşı 6/8 üçlük isabetiyle 25 sayı atsa da takımı mağlup olmuştur. 30 Nisan tarihinde Oklahoma City Thunder ile oynanılan karşılaşmada 29 sayı 14 ribaund istatistikleri ile double-double yapsa da takımının maçı kendi evinde 109-99 kaybetmesine engel olamamıştır. İlyasova 3 Nisan günü oynanılan Minnesota Timberwolves maçında 29 sayı 12 ribaund ile iyi bir performans sergilemiştir. Sezon boyunca toplam 18 kez double-double yapma başarısı gösteren Ersan İlyasova 17 kez de 20 sayının üstüne çıkmayı başardı. İlyasova 2012-13 NBA normal sezonunda çıktığı 77 maçta maç başına 27 dakika süre alıp 13.2 sayı 7.1 ribaunt 1.6 asist %47 ikilik %44 üçlük isabeti istatistikleriyle oynamıştır. Takımı normal sezonu 38 galibiyet ve 44 mağlubiyet alarak konferansı 8. bitirdi ve 2013 NBA Playoffları'na kalmayı başardı.

Playoff'un ilk turundaki rakipleri sezonu şampiyon olarak tamamlayan Miami Heat oldu. Serideki ilk maç 22 Nisan tarihinde oynandı ve maçı Miami Heat kendi evinde oynadığı serinin ilk karşılaşmasında Lebron James'in başarılı performansıyla 110-87'lik skorla kazanıp seride 1-0 öne geçti. Ersan İlyasova bu maçta 28 dakika süre almasına rağmen 2 sayı 6 ribaundla oynayıp kötü bir performans sergiledi. İlyasova Miami Heat'in 98-86 kazanıp seride 2-0 öne geçtiği maçta 29 dakika süre alıp 9/14 saha içi isabetiyle 21 sayı ve 6 ribaunt yaparak başarılı bir maç çıkarttı. 26 Nisan 2013 tarihinde oynanan serinin üçüncü maçında 15 sayı 8 ribaunt ve 4 asist ile iyi bir performans sergilese de Miami Heat maçı deplasmanda 104-91'lik skorla galip gelerek seride durumu 3-0'a getirdi ve çok büyük bir avantaj elde etti. Serideki dördüncü maçta İlyasova oyuncu 8 sayı ve 9 ribaunt istatistikleriyle oynad. Milwaukee maçı kendi evinde 88-77'lik skorla kaybederek seriden 4-0 mağlup ayrıldı ve play-off'lara veda etti. İlyasova ve Bucks için sezon bitmiş oldu. Ersan, 2013 NBA Playoffları'nda maç başına 29.3 dakika süre alarak 11.5 sayı 7.3 ribaund 1.6 asist ortalamaları ile oynayarak sezonu noktaladı.

Milwaukee Bucks 2013-14 NBA Sezonu'na yeni koçu Larry Drew yönetiminde başladı. Ersan sezonun ilk maçında New York Knicks'e karşı kenardan gelerek 19 dakika süre aldı ve 19 sayılık performansıyla sezona başladı. Sezonun üçüncü maçında bileğinden sakatlanan Ersan altı maçta forma giyemedi. Sakatlığı geçmesinin ardından oynadığı Philadelphia 76ers karşılaşmasında ilk beş başladı ve 19 sayı 6 ribaund 6 asist 3 top çalmalık performansla maçı tamamlayarak başarılı bir oyun ortaya koydu. Sezonun ilk double-double'ını 4 Aralık 2013 tarihinde oynanan Detroit Pistons karşılaşmasında yaptı. Ersan ilk beş başladığı bu maçta 36 dakika 33 saniye sahada kalarak 22 sayı ve 10 ribaund yaptı. 19 Aralık 2013'te bileğindeki sakatlıktan dolayı birkaç maç oynamayacağı haberi geldi. Bu sakatlık nedeniyle üç maç kaçırdıktan sonra yeniden formunu yakalama çabasına giren Ersan 31 Aralık 2013 tarihinde oynanan Los Angeles Lakers karşılaşmasında 15 sayı 12 ribaund yaparak sezonun ikinci double-double'ını yaptı. İlyasova, takımının Toronto Raptors'a 116-94 mağlup olduğu karşılaşmada 29 sayı ve 9 ribaund yaparak sezonun en parlak performanslarından birini sergiledi. Ersan 29 Ocak 2014 tarihinde oynanan Phoenix Suns karşılaşmasında 32 dakika 32 saniye sahada kalarak 27 sayı attı ancak takımı karşılaşmadan 126-117 mağlup ayrıldı.

İlyasova, sezonun en yüksek sayı rakamına 3 Mart 2014 tarihinde oynanan Utah Jazz maçında attığı 31 sayıyla ulaşmıştır. İki gün sonra Milwaukee Bucks'ın Sacramento Kings ile karşılaştığı maçta Ersan rakibi Reggie Evans'a yaptığı sert faul sonrası oyundan ihraç edilip 1 maç ceza aldı. Bu cezanın ardından çıkığı Washington Wizards maçında 13 sayı ve 8 ribaund yapan Ersan takip eden Orlando Magic karşılaşmasında 16 sayı 11 ribaund ve Atlanta Hawks maçında 22 sayı 10 ribaundla oynayarak double-double yaptı. 2013-14 sezonunda çıktığı son maç olan Sacramento karşılaşmasını 14 sayı 4 ribaundla tamamladı. 27 Mart 2014 tarihinde İlyasova'nın bileğinde devam eden sakatlıklar nedeniyle sezonun geri kalanında forma giyemeyeceği açıklandı. İlyasova 2013-14 sezonunda oynadığı son 23 karşılaşmada 27.3 dakika ortalamasıyla 14.2 sayı 7.7 ribaund 1.3 asist ortalamaları yakaladı. Sezonun tamamında ise 47'si ilk beş olmak üzere 55 maçta görev aldı ve 11.2 sayı 6.2 ribaund 1.3 asist ortalamalarıyla sezonu tamamladı, 8 maçta da double-double yaptı. Takımı Milwaukee ise 15 galibiyet 67 mağlubiyet aldığı bu sezonu lig sonuncusu olarak bitirdi.

Milwaukee 2014-15 sezonuna Jason Kidd yönetiminde girerken Ersan, ilk maçlarda pozisyonundaki oyuncu fazlalığı nedeniyle istediği süreleri alamadı ve sezonun ilk 10 maçında sadece 5.7 sayı ortalaması yakaladı. Devamında oynanan 9 maçta %55 saha içi isabet oranıyla 15 sayı ortalamasına ulaşarak istediği ritmi yakalayan Ersan'ın 2 Aralık 2014 tarihinde oynanan Cleveland Cavaliers karşılaşmasının ilk yarısında ribaund mücadelesi sırasında yüzüne aldığı darbe nedeniyle burnu kırıldı ve maça devam edemedi. Ersan İlyasova bu sakatlık nedeniyle üst üste 9 maçta forma giyemedi. 23 Aralık 2014 tarihinde oynanan Charlotte Hornets karşılaşmasıyla parkelere geri döndü ancak 16 dakikada 4 sayı attığı bu karşılaşma sonrası sakatlığını atlatamadığının görülmesi üzerine takip eden 10 maçta da oynatılmadı. Son olarak 27 Ocak'ta oynanan Miami Heat karşılaşmasında sağ kasığından yaşadığı sakatlık nedeniyle 10 dakika sahada kalan Ersan İlyasova bu maçın ardından arka arkaya 4 maçta forma giyemedi.

Sakatlıklarla geçen sezonun büyük bölümünü ritim yakalamak için harcayan Ersan İlyasova normal sezonun son 27 maçında yaşadığı sakatlıkların beraberinde getirdiği sıkıntılardan kurtulmuş göründü. Bu maçlarda %43'lük üç sayı yüzdesiyle 14.9 sayı ve 6.3 ribaund ortalamaları yakaladı. En başarılı performansını ise Indiana Pacers karşısında 12/14 saha içi isabetiyle 34 sayı atarak sergiledi. Normal sezonu altıncı sırada bitiren Milwaukee'nin playoff ilk turundaki rakibi Chicago Bulls oldu. İlyasova'nın 8.7 sayı ve 3.8 ribaund ortalamalarıyla oynadığı 6 maçlık seride Bulls 4-2 ile Bucks'ı eledi. Ersan İlyasova için sezonu zorlaştıran bir diğer gelişme de eski menajeri tarafından 5 milyon Türk lirası değerindeki malı üzerinde çıkartılan haciz kararı oldu. 27 Mart 2015 tarihinde mallar üzerindeki satış kararı kaldırılsa da davanın devam ettiğini belirten Ersan bütün konsantrasyonunun dağıldığını söyledi. Bu durum aynı zamanda İlyasova'nın millî takımda oynayıp oynamayacağı konusunda spekülasyonlara neden oldu.

11 Haziran 2015 tarihinde Ersan, Caron Butler ve Shawne Williams karşılığında Detroit Pistons'a takas edildi. Detroit Pistons ile ilk maçına 27 Ekim tarihinde 106 - 94 yenmiş oldukları Atlanta Hawks'e karşı çıktı ve 34 dakika boyunca saha kaldı. Bu süre boyunca 16 sayı, 7 ribaund, 3 asist ve 1 blokla oynadı.

16 Şubat 2016 tarihinde Brandon Jennings ile birlikte Tobias Harris karşılığında Orlando Magic'e takas oldu. Orlando Magic formasıyla ilk maçına 110 - 104 yenmiş oldukları Dallas Mavericks'e karşı çıktı. 23 dakika sahada kaldığı süre boyunca 16 sayı, 5 ribaund, 2 asist ve bir top çalmayla oynadı.

23 Haziran 2016 tarihinde Victor Oladipo ile birlikte Serge Ibaka karşılığında Oklahoma City Thunder'e takas oldu. Ayrıca bu takas karşılığında Orlando Magic, Domantas Sabonis'in draft hakkını Oklahoma City Thunder'e vermiştir.

1 Kasım 2016 tarihinde Jerami Grant karşılığında Philadelphia 76ers'a takas oldu.

2017 Şubat takas döneminde Tiago Splitter ve ikinci tur seçme hakkı karşılığında Atlanta Hawks'a transfer oldu.

İlyasova 2003 Avrupa Yıldızlar Şampiyonası'nda ilk kez amatör olarak Türkiye millî takımına çağrılmış ve turnuvada takımıyla beraber gümüş madalya kazanma başarısı göstermiştir. Ayrıca turnuvada maç başına 10.5 sayı 8.8 ribaunt ve 1 top çalma istatistikleriyle oynamıştır.

Ersan, Genç Erkekler 2004 Avrupa Şampiyonası'nda millî takım formasını giymiş ve maç başına 25 dakika sahada kalıp 17.4 sayı 9.0 ribaund 1 top çalma istatistikleriyle oynayarak oldukça başarılı bir turnuva geçirmiştir. İlyasova turnuvadaki en iyi performansını Slovenya'ya karşı 21 sayı 15 ribaund ile double-double yaptığı karşılaşmada sergilemiştir.

Genç ve yıldız kategorilerinde birçok başarıya imza atmış olan oyuncu son olarak 2006 yılında İzmir'de düzenlenen 2006 FIBA U-20 Avrupa Basketbol Şampiyonası'nda gösterdiği başarılı performansla MVP ödülünün sahibi olmuştur. Bu turnuvada gösterdiği başarılı performans sonucu Bogdan Tanjevic tarafından A millî takıma çağrılmıştır.

İlyasova A millî takım formasını ilk kez 2006 Dünya Basketbol Şampiyonası'nda giydi. Maç başına 9.6 sayı 3.9 ribaund ve 1 asist ortalamalarıyla oynadığı turnuvayı ülkesinin altıncı sırada bitirmesinde pay sahibi oldu. En iyi performansını ise 17 sayı attığı Avustralya karşılaşmasında sergiledi ve karşılaşmayı takımının 76-68 kazanmasında önemli rol oynadı. Aynı zamanda şampiyonadaki başarlı performansı nedeniyle şampiyonanın internet sitesinde yapılan en iyi genç oyuncu oylamasında ilk sırada yer almayı başardı. Aynı zamanda 2007'nin Ocak ayında FIBA tarafından açıklanan "Avrupa'da Yılın Genç Oyuncusu" listesinde üçüncü sırada yer aldı.

2009 Avrupa Basketbol Şampiyonası'na hazırlık için İngiltere'de yapılan GameOn turnuvasında oynanan maçlarda ba