Регалии: (по состоянию на декабрь 2021 года) Заслуженный мастер спорта; олимпийский чемпион (2012) в прыжках с 3-метрового трамплина; серебряный призер Олимпийских игр (2012) в синхронных прыжках с 3-метрового трамплина; чемпион мира (2017) в синхронных прыжках с 3-метрового трамплина; 5-кратный серебряный (2011 - 2 медали, 2013, 2015 - 2 медали) и бронзовый (2017) призер чемпионатов мира ; 10-кратный чемпион Европы (2011 - 2 медали, 2012, 2013 - 2 медали, 2014, 2015, 2017 - 2 медали, 2018), 6-кратный серебряный (2010 - 2 медали, 2011, 2014, 2016, 2018) и 3-кратный бронзовый (2011, 2012, 2015) призер чемпионатов Европы; 3-кратный чемпион Универсиад (2013, 2017 - 2 медали).
Родился 2 мая 1991 года в Ленинграде (Россия).
Начал заниматься прыжками в воду в 7 лет в школе олимпийского резерва в Саратове. Звание мастера спорта Илья получил в 2004 году, а через два года, в 2006-м он уже победил на первенстве страны среди учащихся.
В 2011 году Илья успешно выступил на чемпионате Европы, завоевав два чемпионских титула, серебряную и бронзовую медали, в том числе стал вторым в прыжках с 3-метрового трамплина.
На Олимпиаду-2012 в Лондон Захаров отправлялся в надежде завоевать медаль любого достоинства, но действительность превзошла все ожидания. В прыжках с 3-метрового трамплина ему противостояли законодатели мод в прыжках в воду китайцы.
Сначала Цинь Кай и Хэ Чун опережали россиянина, но перед заключительным прыжком Захаров занимал второе место. Великолепно выполнив самый сложный прыжок своей программы и получив за него 104,5 балла, Илья сумел обойти Цинь Кая и завоевал золотую олимпийскую медаль. Она стала первой для российских прыгунов в воду в этой дисциплине. Последний раз до Захарова на высшую ступень пьедестала поднимался представлявший сборную СССР Александр Портнов на XXII Олимпийских Играх 1980 года в Москве.
В синхронных прыжках с трамплина Захаров в паре с Евгением Кузнецовым долгое время занимал третье место, но в последнем прыжке россияне набрали 100,32 балла и переместились на второе место, опередив американцев Дюмея и Ипсена.
Международной федерацией плавания (FINA) Илья Захаров признан лучшим прыгуном в воду 2012 года.