У 1923 році отримала назву вулиця імені Ювенарія Димитровича Мельникова[2], на честь Ювеналія Мельникова — одного з перших у Києві пропагандистів соціал-демократичних поглядів, який утримував на цій вулиці школу-майстерню, що була фактично марксистським гуртком. Фактично ж одночасно у 1920—1960-х роках використовувалися назви вулиця Мельникова й вулиця Мельника. У 1928 році назва вулиці була уточнена — вулиця Ювеналія Мельникова[3].
З 1944 року знову мала назву Дорогожицька[4]. З 1957 року — вулиця Мельникова[5].
24 травня 1997 року на тодішній вулиці Мельникова, буд. 3 був відкритий перший в Києві та в Україні ресторан «McDonald's».
Сучасна назва на честь українського кінорежисера Юрія Іллєнка — з 2018 року[6].
Забудова
Забудова вулиці почалася у другій половині XIX століття. Серед невеликих житлових будинків виділялися значні громадські споруди: гімназія № 6, Тираспольські казарми, притулок для дітей військових тощо. Нинішня забудова склалася переважно за радянського часу.
буд. № 8 (колишня — Велика Дорогожицька, 44) — двоповерховий особняк у стилі розвиненого модерну, так званий «Будинок з ірисами». Споруджений у 1911 році за проєктом цивільного інженера Володимира Безсмертного на замовлення голови Київського окружного суду Миколи Степановича Грабаря. Із встановленням радянської влади в націоналізованому особняку було влаштовано дитячий будинок № 22, де з весни 1921 року вихователем і завідувачем був український письменник Степан Васильченко. У 1922—1925 роках в особняку функціонувала трудова школа № 61 імені Івана Франка, де Васильченко був учителем і після того, як школу 1925 році перевели в приміщення колишньої київської 6-ї гімназії по вул. Мельникова, 81. В особняку ж залишався дитячий будинок до 1934 року, коли тут містилося Українське відділення Всесоюзного товариства культурних зв'язків із закордоном, яке займало особняк до 1940 року. З середини 1940-х років в особняку були різні установи.
буд. № 14 (колишня — Велика Дорогожицька, 50) — колишній приватний будинок, зведений у 1907 році[7] (за деякими джерелами — у 1905 році[8]) для київського купця Бернарда Себастьяновича Міллера, під керівництвом архітектора Олександра Кривошеєва. Відразу після закінчення будівництва особняк орендувала Земська фельдшерсько-акушерська школа. При школі діяла амбулаторія, де викладачі приймали пацієнтів, а учні їм допомагали. У роки Першої світової війни тут знаходився земський шпиталь, на базі якого було сформовано санітарний ешелон, про що нагадує меморіальна дошка на фасаді будинку.
буд. № 16 — особняк, що належав генералові Пишенкову, потім його спадкоємцям. У 1908 році будинок орендувала новостворена Шоста чоловіча гімназія, яка потім переїхала у власне приміщення за адресою вул. Мельникова, 81. У радянські часи особняк надбудували.
буд. № 20 — двоповерховий особняк був зведений на початку XX століття для власниці ділянки Євфросинії Семенкевич. Наприкінці XX століття будинок за проектом архітектора Ірини Клименко перебудували під районний Будинок дитячої технічної творчості. Наразі тут знаходиться Київський міський центр по роботі з жінками.
буд. № 22 — п'ятиповерховий будинок («сталінка») був зведений в середині XX століття. Нині — житловий будинок з офісами в деяких квартирах. До прибудинкової території входить двір з парковкою для транспорту, великий спортивний майданчик та футбольне поле, збудоване 2004 року. Поруч з будинком знаходиться парк Котляревського з дитячим майданчиком та фонтанами.
буд. № 24 (колишня — Велика Дорогожицька, 68) — будинок, зведений на міські кошти, для розміщення бійців 131-го піхотного Тираспольського полку, дислокованого в Києві, архітектори Іполит Ніколаєв, Михайло Бобрусов. Прямо на вулицю виходило приміщення штабу полку, а в глибині подвір'я були казарми та плац. У 2020 році розпочато реконструкцію та надбудову пам'ятки для потреб Центру дитячої кардіології та кардіохірургії.
буд. № 26 — двоповерховий особняк, зведений на початку ХХ століття. У радянський час був резиденцією командувача Київського військового округу, нині тут міститься посольство Казахстану в Україні.
буд. № 28 — особняк, що належав провізору Вікентію Владиславовичу-Едуардовичу Керекешу, збудований на початку XX століття. Зруйнований у 2013 році заради зведення двоповерхової будівлі ресторану.
буд. № 30 — Особняк Баккалинського, збудований у 1899—1901 роках. Належав учасникові російсько-турецької війни Пилипові Баккалинському (1835—1908). Останній збережений зразок одноповерхової житлової забудови вулиці. Нині будинок відселений, за даними ЗМІ, готується його знесення[9].
буд. № 31 — гуртожиток будівельного технікуму. Будинок в глибині кварталу, межує з ділянкою школи № 33 1930-х років, за розмірами узгоджується з навколишньою забудовою. Споруджений 1952 за проєктом архітектора Анатолія Добровольського.
буд. № 83-Д (орієнтовно) — меморіальний знак місцю, де починалася дорога євреїв до Бабиного Яру. Влітку 2018 року Ініціативна група «Місто мрії» відновлила стан меморіалу.
Пам'ятники
Іванові Котляревському в парку його імені
Велосипедистам, що загинули на дорогах
Меморіальні дошки
Анотаційна дошка з колишньою назвою вулиці (демонтована 2019 року), буд. № 32
Василю Власову
Формуванню санітарного поїзда № 1078
КВІРТУ
Степанові Васильченку (зникла під час реконструкції будинку № 79 у 2003 році)