У Червоній армії з 1929 року. У 1932-му закінчив Борисоглібську військову школу льотчиків.
Брав участь в 1937 році в громадянській війні в Іспанії 1936—1939 років, командир загону бомбардувальників старший лейтенант Шевченко В. І. зробив 156 бойових вильотів на бомбардування об'єктів, що знаходились у тилу франкістів, та на їхні кораблі у морі.
Після повернення з Іспанії, в червні 1938 року В. І. Шевченко призначений на посаду заступника начальника Головної льотної інспекції при Військовій раді ВПСРСЧА.
З грудня 1939 року — командир 10-ї швидкісної бомбардувальної авіаційної бригади ВПС Київського Особливого військового округу, на чолі її брав участь у Радянсько-фінській війні 1939—1940 років у складі ВПС 9-ї армії.
У 1946 році після розформування дивізії відмовився їхати на Далекий Схід на аналогічну посаду. При проходженні медкомісії в квітні того ж року був визнаний інвалідом другої групи і звільнений у запас. Жив у місті Черняховську, в тому ж будинку, який займав, будучи командиром дивізії. У лютому 1948 був заарештований, звинувачений у розкраданні державного майна. У більшості публікацій — «за звинуваченням в антирадянській діяльності та шкідництві». У травні 1948 засуджений військовим трибуналом Прибалтійського військового округу до найвищої кари, але вирок був знижений до 10 років ув'язнення у виправно-трудових таборах, з поразкою в правах на 5 років та з конфіскацією майна. Указом Президії Верховної Ради СРСР від 25 січня 1949 позбавлений звання Героя Радянського Союзу. При цьому військового звання «генерал-майор авіації» не позбавлявся.
Провів 5 років у таборах під містом Кемерово. Звільнений в травні 1953 року за амністією. Після звільнення повернувся на батьківщину. Жив у селищі ПанфіловоВолгоградської області, працював викладачем військової справи в середній школі, інструктором Калінінського районного відділу ДТСААФ, завідувачем хлібопекарень і колгоспної ферми. Неодноразово звертався зі скаргами в різні інстанції. У лютому 1969 року постановою Пленуму Верховного Суду СРСР справу генерала Шевченка було припинено за недоведеністю пред'явленого обвинувачення. Указом Президії Верховної Ради СРСР від 12 травня 1969 Шевченко Володимир Іларіонович відновлений у званні Героя Радянського Союзу і в праві на всі державні нагороди.