Отец Ильхама Алиева -  Гейдар Алиев стал руководителем Азербайджанской ССР в должности Первого секретаря ЦК Компартии Азербайджанской ССР, пока не переехал в Москву, где работал заместителем Председателя Совета министров (правительства) СССР. Он был родом из города Нахичевани. Сама семья Алиевых были выходцами из азербайджанского селения Джомартли Зангезурского уезда (позже Сисианский район, ныне Сюникская область Армении), но к моменту рождения Гейдара она уже переехала в Нахичевань. 

Старший дядя Ильхама Алиева — Гасан в разное время работал директором Института ботаники и Института географии АН Азербайджанской ССР, а также председателем Азербайджанского филиала Всесоюзного общества почвоведения; являлся академиком. Его избирали в депутаты Верховного Совета Азербайджанской ССР и президентом Азербайджанского географического общества. Его сын, двоюродный брат Ильхама Алиева — Расим стал архитектором, Заслуженным архитектором Азербайджанской ССР, вице-президентом Союза архитекторов Азербайджана. На протяжении 23 лет (1966—1998) он являлся главным архитектором города Баку.

Второй дядя — Гусейн, стал художником, работал главным художником в редакции печатного органа Компартии Азербайджанской ССР — газете «Коммунист». Он получил звание Народного художника Азербайджана. Другой дядя Ильхама по отцу — Агиль являлся учёным-экономистом, членом-корреспондентом НАН Азербайджана.

Четвёртый дядя — Джалал стал учёным-селекционером, академиком и членом Президиума АН. Он трижды избирался депутатом Милли Меджлиса (парламента), являлся иностранным членом Российской академии сельскохозяйственных наук, Академии аграрных наук Украины и Академии аграрных наук Республики Беларусь.

Тётя — Рафига получила учёную степень доктора химических наук, профессор, стала действительным членом НАН Азербайджана. Она была замужем за министром дорожного строительства Азербайджанской ССР Рафиком Халафовым. Их дочь, двоюродная сестра Ильхама Алиева — Фахрия — художник-модельер, заслуженный деятель искусств Азербайджана.

Мать Ильхама Алиева — Зарифа Алиева, была врачом-офтальмологом, академиком АН Азербайджанской ССР, профессором. Она родилась в с. Шахтахты Нахичеванской автономии. 

Его дед — Азиз Алиев был родом из с. Хамамлы Эриванского уезда. Став врачом, он впоследствии руководил Азербайджанским медицинским институтом, затем являлся ректором Азербайджанского государственного университета, а после — народным комиссаром здравоохранения Азербайджанской ССР. В годы Великой Отечественной войны А. Алиев стал председателем Верховного Совета Азербайджанской ССР, пока его не назначили Первым секретарём Дагестанского обкома ВКП(б).

Оба дяди — Тамерлан  и Джамиль также стали врачами, докторами медицинских наук. Тамерлан Алиев был эндокринологом, работал главным терапевтом Министерства здравоохранения Азербайджана, получил почётное звание Заслуженного деятеля науки республики и Государственную премию (1981). Джамиль Алиев же стал онкологом, впоследствии профессором, действительным членом НАНА. Сын Джамиля, двоюродный брат Ильхама Алиева — Азиз является доктором медицинских наук, ректором Бакинского филиала I Московского государственного медицинского Университета им. И. М. Сеченова.

Единственная тётя по матери — Гюлара стала пианисткой, композитором, педагогом. Она является создателем инструментального ансамбля «Дан улдузу»; получила почётное звание Заслуженного деятеля искусств (1977) и учёную степень кандидата искусствоведения (1966).

Ильхам Гейдар оглу Алиев, в 1967-1977 годах учился в средней школе номер 6 города Баку. 

В 1977-1982 годах учился в Московском государственном институте международных отношений (МГИМО). По окончании МГИМО в 1982 году поступил в аспирантуру данного института.

В 1985 году, защитив диссертацию, получил ученую степень кандидата исторических наук и в 1985-1990 годах преподавал в Московском государственном институте международных отношений.

Владеет азербайджанским, русским, английским, французским и турецким языками.

Ильхам  Алиев, в 1991-1994 годах работал в сфере частного бизнеса и возглавлял ряд производственно-коммерческих предприятий. С 1994 года по август 2003 года являлся вначале вице-президентом, затем первым вице-президентом Государственной нефтяной компании Азербайджанской Республики (SOCAR). Принимал активное участие в реализации нефтяной стратегии общенационального лидера Гейдара Алиева. В 1995 и 2000 годах избирался в Милли Меджлис Азербайджанской Республики. С 1997 года – президент Национального олимпийского комитета Азербайджана. В 1999 году был избран заместителем, в 2001 году – первым заместителем председателя, а в 2005 году – председателем Партии «Ени Азербайджан». В 2001-2003 годах возглавлял делегацию Милли Меджлиса Азербайджанской Республики в Парламентской Ассамблее Совета Европы (ПАСЕ). В январе 2003 года был избран заместителем председателя Парламентской Ассамблеи Совета Европы и членом бюро ПАСЕ.

4 августа 2003 года после утверждения Милли Меджлисом был назначен премьер-министром Азербайджанской Республики. В связи с этим его депутатские полномочия были прекращены. 15 октября 2003 года Ильхам Алиев был избран Президентом Азербайджанской Республики. На президентских выборах за Ильхама Алиева проголосовало более 76 процентов избирателей. В 2004 году был награжден дипломом почетного члена Парламентской Ассамблеи Совета Европы и медалью ПАСЕ. На выборах, проведенных 15 октября 2008 года, Ильхам Алиев, набрав 88,73 процента голосов избирателей, во второй раз был избран Президентом Азербайджанской Республики. На выборах, состоявшихся 9 октября 2013 года, Ильхам Алиев, набрав 84,54 процента голосов избирателей, в очередной раз был избран Президентом Азербайджанской Республики. На состоявшихся 11 апреля 2018 года выборах Ильхам Алиев, завоевав 86, 02 процента голосов избирателей, вновь был избран Президентом Азербайджанской Республики.