Родился в 1908 году в селе Троицк ныне Сызранского района Самарской области.
Работал в зерносовхозе «Завьяловский» в Тогучинском районе Новосибирской области.
За получение высокого урожая ржи в 1947 году Указом Президиума Верховного Совета СССР от 1 апреля 1948 года старшему агроному зерносовхоза «Завьяловский» Тогучинского района Николаю Алексеевичу Ильину присвоено звание Героя Социалистического Труда с вручением ордена Ленина и золотой медали «Серп и Молот».
Будучи директором совхоза «Завьяловский», Н.А. Ильин в 1957 году был участником Всесоюзной сельскохозяйственной выставки в г. Москве. В пятидесятые годы был направлен на работу директором совхоза имени К.Е. Ворошилова в поселок Степной Искитимского района.
Умер 20 января 1966 года. Похоронен в селе Березиково Кировского поссовета Тогучинского района Новосибирской области. Одна из улиц села Березиково носит имя Героя Социалистического Труда Николая Алексеевича Ильина. Его имя увековечено на мемориале Героям Советского Союза и Героям Социалистического Труда в городе Тогучине [242, 410, 434, 447].