Илия Петров е роден 1903 година в Разград. Учи живопис в Художествената академия до 1926  година при проф. Никола Маринов. След завършването си получава стипендия за обучение в чужбина и заминава за частното училище на Хайнрих Ман в Мюнхен. Творческият му престой завършва със самостоятелна изложба. Със завръщането си в България, Илия Петров работи на свободна  практика до 1931. В периода 1931 – 1940 преподава рисуване като учител. Художествените му възгледи го свързват закономерно, първо с проявите на дружество „Родно изкуство“, а след това последователно с Дружество на новите художници и Дружество на независимите художници. 

Академичната му дейност започва в 1940, когато печели конкурс за преподавател в Художествената академия, където от 1946 е професор. Последователно става Декан на Изящния факултет на академията 1957 – 1962 и неин ректор 1965 – 1968. От 1972 е академик.  

Художникът е проникновен майстор за състоянията на човешкия характер в портрета,  тематичната композиция, голото тяло и рисунката. Индивидуалният му творчески поглед го прави виртуоз в цялостното му пластично наследство.