22 января 2007 года во время командировки в Великобританию у Ильи Кормильцева была обнаружена злокачественная опухоль позвоночника в четвёртой (неоперабельной) стадии. Незадолго до этого стало известно о закрытии возглавляемого им издательства «Ультра.Культура». 4 февраля в 10 утра по местному времени Кормильцев скончался на 48-м году жизни в Королевской больнице Масден города Лондон. Похороны Ильи Кормильцева состоялись 9 февраля на Троекуровском кладбище в Москве, участок 10а. Проводить поэта в последний путь пришли многие известные литераторы, музыканты, художники. Выступавший с прощальной речью писатель Дмитрий Быков отметил: «Кормильцев всем доказал ещё при жизни, что он достоин продолжить ряд великих русских поэтов. Для этого нужно, чтобы твои стихи ушли в народ и стали частью его речи. И это случилось, когда ему не было ещё тридцати».
В 1983 году Кормильцев познакомился с лидерами «Наутилуса» Вячеславом Бутусовым и Дмитрием Умецким. Песни, написанные поэтом для «Наутилуса», вывели группу в звёзды русского рока, а альбом «Разлука» (1986) называется в числе лучших записей своего времени. На волне Перестройки в 1989 году «Наутилус» наградили премией Ленинского комсомола, от которой Кормильцев отказался. В 1990 году вышел поэтический сборник Кормильцева «Скованные одной цепью», оформленный рисунками Бутусова. В то же время Илья Кормильцев начал работать как переводчик, поэт свободно владел несколькими европейскими языками.
После распада «Наутилуса» в 1997 году основал электронный проект «Чужие», однако основной сферой его деятельности стала не музыка, а литературные переводы. Кормильцев сотрудничал с журналом «Иностранная литература». В его переводах опубликованы сказки Джона Толкина, рассказы Джеймса Балларда, Роальда Даля, Ирвина Уэлша, романы Гилберта Адэра, Фредерика Бегбедера, Уильяма Берроуза, Ричарда Бротигана, Ника Кейва, Клайва Льюиса, Чака Паланика, Брета Истона Эллиса, пьесы Тома Стоппарда, поэзия Мишеля Уэльбека и многие другие произведения. Также были переведены тексты группы «Led Zeppelin», стилистика лирики которой послужила основой для текстов «Наутилуса».
Был нетерпим к любому конформизму. Своими резкими высказываниями в Живом журнале он навлёк на себя множество негативных комментариев со стороны русских националистов, обвинивших его в русофобии. Однако позже Кормильцев пояснил, что под «русскими» он имел в виду «ярых имперцев», тех, кто ненавидит «всё, что дышит духом личности и свободы».
Когда летом 2006 года стало известно, что Вячеслав Бутусов выступил перед активистами движения «Наши», Кормильцев обратился с открытым письмом в адрес музыканта, в котором, в частности, заявил: «Я не хочу, чтобы наёмные гопники, оттягивающиеся за счёт налогоплательщиков, внимали стихам, которые я писал сердцем и кровью».
1 декабря 2016 года вышел клип группы Би-2 «Птица на подоконнике», посвященный памяти Ильи Кормильцева. В записи также приняли участие Д. Арбенина, В. Шахрин, Н. Борзов, Н. Полева, М. Карасёв, А. Могилевский, М. Тотибадзе.