Setelah lulus pada tahun 1994, Ilham bekerja di Boeing. Tak lama kemudian, ia diminta membantu ayahnya untuk mendirikan Regio Aviasi Industri (RAI), di mana Ilham menjabat sebagai Chairman. Perusahaan ini khusus mengembangkan pesawat R80 yang merupakan lanjutan dari pesawat N250 hasil ciptaan Habibie.

Dalam perjalanan kariernya, Ilham pernah menduduki posisi Direktur Marketing PT Dirgantara Indonesia hingga 2002. Kemudian ia banting setir Grup Ilthabi Rekatama, perusahan keluarga.
Berbekal beragam ilmu bisnis dan teknik pesawat, karier Ilham terus meningkat. Ia tercatat selalu mendapat posisi strategis menjadi Presiden Direktur atau CEO di banyak perusahaan seperti PT Bank Muamalat Indonesia Tbk, PT. Global Group Asia, PT. Industri Mineral Indonesia dan lainnya.
Dengan karier dan kinerjanya yang cemerlang, pria berdarah Gorontalo ini telah mendapatkan sejumlah penghargaan dan pengakuan.
Di antaranya adalah Satyalancana Wira Karya pada 1997, Adikarsa Pemuda pada 1997, dan AFEO Honorary Hellow (ASEAN Federation of Engineering Organisations). Pada 2021, Ilham juga tercatat dalam Asia Most Influential ID.