Ил — марка самолётов, созданных в ОКБ, возглавлявшемся С. В. Ильюшиным (см. Московский машиностроительный завод имени С. В. Ильюшина). Самолёты, созданные под руководством его преемника Г. В. Новожилова, имеют также марку Ил . ОКБ специализировалось по четырём основным направлениям: создание бомбардировщиков, штурмовиков, пассажирских и транспортных (грузовых) самолётов.
История ОКБ началась с разработки дальнего бомбардировщика, опытный экземпляр которого ЦКВ-26 (построен в 1935) был модифицирован в ЦКБ-30 и запущен (как ДБ-3) в производство в 1936; последующая модификация ДБ-ЗФ — в 1939. Ил-4 (новое название последней модификации, присвоенное в 1942) — основной дальний бомбардировщик Великой Отечественной войны [B 1936—1945 построено 6784 ДБ-3 (Ил-4)]. ДБ-3 был оснащён тремя пулемётами ШКАС (передним, верхним турельным и нижним люковым); на Ил-4 в верхней турели использовался пулемёт УБ (УБТ), На вооружении находился также торпедоносец Ил-4Т. Создание бомбардировщиков ДБ-3 и СБ (см. Ту) знаменовало собой переход от крупнотоннажных (30 т и более) и крупноразмерных (площадь крыла свыше 400 м ) самолётов с малой скоростью полёта (180—210 км/ч) к скоростным манёвренным бомбардировщикам (взлётная масса 6—9 т, площадь крыла 52—68 м3, скорость полёта свыше 400 км/ч). Манёвренность Ил-4 определялась способностью выполнять на нём высший пилотаж, в частности «мёртвую петлю». На самолёте ЦКБ-26 в 1936 и 1937 установлено восемь мировых рекордов, а на ЦКБ-30 в 1938 и 1939 выполнены два дальних беспосадочных перелёта, последний из которых (Москва — о. Мискоу, США) определил собой открытие в последующем новой воздушной линии. В предвоенные и военные годы были также построены и испытывались дальние бомбардировщики ДБ-4 с двумя поршневыми двигателями АМ-37 и Ил-6 с двумя дизелями АЧ-30В (серийно не строились).
Ил-22 — экспериментальный реактивный бомбардировщик с четырьмя турбореактивными двигателями ТР-1. На самолёте исследовались научные, проектировочные и конструкторские проблемы реактивной авиации и формировались концепции создания принципиально новой авиационной техники: выполнялась оптимизация размеров и параметров самолёта, разрабатывалась герметичная кабина для экипажа, изучалась динамика полёта с околозвуковой скоростью, исследовались проблемы тонкого крыла, отрабатывались турбореактивные двигатели на разных режимах полёта при различных атмосферных условиях (например, при низких температураx) и др. Ил-22 — первый в ОКБ реактивный бомбардировщик со схемой крепления двигателей на пилонах под крылом; эта схема впоследствии была повторена на Ил-54, Ил-76, Ил-86, Ил-96 и на многих зарубежных самолётах.
Ил-28 — фронтовой реактивный бомбардировщик с двумя турбореактивными двигателями ВК-1А. Трёхместный цельнометаллический высокоплан с тонким нестреловидным крылом двухлонжеронной моноблочной конструкции. Оперение однокилевое стреловидное, кабина экипажа герметизирована. Защита Ил-28 включала активные (стрелковые установки) и пассивные (броня) средства. В кормовой части фюзеляжа расположены стрелковая турель Ил-К6 со спаренными пушками НР-23 и кабина стрелка с радиолокационным прицелом, защищённая металлической и прозрачной бронёй. Аналогичную броневую защиту имела передняя кабина. Две неподвижные пушки НР-23, установленные в носовой части фюзеляжа, были предназначены для стрельбы вперёд. Базовый самолёт Ил-28 к его модификации (Ил-28Р — разведчик, с увеличенной вместимостью топливных баков; Ил-28Т — торпедоносец, с увеличенными размерами бомбового отсека; Ил-28У — учебный, с двойном управлением) строились одновременно. Всего было построено свыше 6000 экземпляров.
Ил-46 — реактивный бомбардировщик с двумя турбореактивными двигателями AЛ-5, сходный по аэродинамической и конструктивной компоновка с Ил-28, но отличавшийся от него большими размерами в связи с увеличенным радиусом действия. Успешно прошёл испытания, но в серии не строился.
Ил-54 — реактивный бомбардировщик с двумя турбореактивными двигателями АЛ-7, отличался от Ил-28 схемой и компоновкой. Высокоплан с крылом большой стреловидности (55{{°}}), шасси велосипедной схемы, бомбовые люки рассчитаны на загрузку крупногабаритных бомб и торпед. Самолёт прошёл испытания, подтвердив проектные характеристики (в серии не строился).
Второе направление в деятельности ОКБ разработка штурмовиков с мощным наступательным и оборонительным вооружением и броневой защитой жизненно важных частей самолёта. Ил-2 — бронированный штурмовик, низковысотный самолёт поддержки наземных войск. В 1939 построен опытный двухместный БШ-2 (ЦКБ-55) с одним двигателем водяного охлаждения AM-35 (мощностью 993 кВт), с трёхлопастным винтом ВИШ-22Т. Двигатель вскоре заменили более мощным АМ-38 (1180 кВт), затем — АМ-38Ф (1290 кВт). Конструкция моноплана смешанная: носовая часть выполнена из бронеплит различной толщины (4—7 мм) с общей массой около 700 кг; задняя часть фюзеляжа — деревянный монокок (в конце войны металлический); крыло и оперение дуралюмиковые (непродолжительное время консоли крыла имели деревянную конструкцию). Шасси убирающееся. Ильюшин был сторонником мощной оборонительной стрелковой и броневой защиты всех боевых самолётов. Поэтому Ил-2 имел кабину стрелка. Но с согласия заказчика самолёт был запущен в серийное производство одноместным (с целью увеличения запаса топлива). Боевое применение Ил-2 в первые дни войны доказало правильность концепции активной защиты самолёта. В короткий срок было налажено производство двухместных Ил-2. Варианты вооружения штурмовиков Ил-2: два пулемёта ШКАС и две пушки ШВАК или ВЯ или НС-37 в крыле, один турельный пулемёт УБ, бомбы (400—600 кг), реактивные снаряды (восемь РС-82 или четыре РС-132). Пушки калибра 37 мм поражали броню немецких танков «Тигр», Боевое совершенство Ил-2 дополнялось его исключительной надёжностью и живучестью конструкции и систем самолёта. В морской авиации использовался Ил-2Т (торпедоносец) с наружный подвеской торпед.
Ильюшин заложил принципиально новые решения в формирование класса низковысотных самолётов. Они получили выражение в оптимальных сочетаниях всех составляющих единого комплекса боевых наступательных и оборонительных средств: массы брони и бомбовой нагрузки, боевой мощи пулемётно-пушечного вооружения и защиты задней полусферы, манёвренности, скорости и дальности полета, неуязвимости и боевой живучести, Для этого впервые была разработана концепция включения бронекорпуса в силовую схему фюзеляжа, что обеспечило потребную прочность с минимальными весовыми издержками. Для придания аэродинамической формы применены броневые листы двойной кривизны. Новизну и глубину заложенных идей подтвердила высокая боевая эффективность Ил-2. Этот самолёт относят к основным видам вооружения, обеспечившим победу в Великой Отечественной войне; немецкие солдаты называли Ил-2 «чёрной смертью». За годы войны было выпущено 36163 экземпляра таких штурмовиков.
В боевых действиях принимал также участие более манёвренный и более скоростной штурмовик Ил-10 — было построено 4966 экземпляров. Он мог не только выполнять операции по уничтожению наземных целей, но и вести воздушный бой с истребителями противника. Вооружение Ил-10: два пулемёта ШКАС и две пушки ВЯ, установленные в консолях крыла (позднее устанавливались только пушки — четыре НС-23), оборонительная турельная установка с пулемётом УБ или (позднее) с пушкой Б-20, бомбы (до 600 кг), четыре РС-132.