В пару с Анастасией Горшковой, дочерью своего тренера Алексея Горшкова, Илья встал в 2002 году. На международный уровень они вышли в сезоне 2004-2005 и сразу заняли третье место на чемпионате мира среди юниоров. В следующем сезоне последовал спад и уже на чемпионате мира среди юниоров 2006 года они были лишь 7-ми. Анастасия, из-за травм, решила оставить фигурное катание и ушла в балет на льду.
Илья Ткаченко встал в пару с Марией Монько. С ней они выиграли финал юниорской серии Гран-при сезона 2007-2008, два раза становились серебряными призёрами чемпионатов России среди юниоров (2007 год и 2008), а лучшим результатом на юниорских чемпионатах мира было 4-е место в 2008 году. По окончании сезона 2007-2008 пара распалась из-за проблем со здоровьем у Марии.
В сезоне 2008-2009 Илья пробовал скататься с американской фигуристкой, ранее выступавшей за Грузию, Изабеллой Тобиас. Однако, пары не получилось и в соревнованиях они не участвовали.
С весны 2009 года у Ильи новая партнёрша - Екатерина Рязанова. С ней они довольно долго выступал и довольно неплохо. Стали вице-чемпионами России, практически всегда выступали на мировой арене, раз на чемпионате Европы остановились в шаге от пьедестала. Однако не сумели пробиться на домашнюю Олимпиаду. После этого пара распалась и Рязанова уехала в Италию, где встала в пару с Симоне Ватури. Илья вновь встал в пару с Изабеллой Тобиас с которой планирует выступать за Израиль.
Первым стартом пары был в конце июля 2015 года турнир в Лейк-Плэсиде, который пара выиграла.