Первой работой Ильинского в театре Мейерхольда стала небольшая роль фермера Гислен в спектакле «Зори». Однако неуемная энергия Ильинского-актера не знает покоя, и, помимо игры в Театре Первом, он продолжает успешно выступать и на других сценических площадках. Он гастролирует с мольеровским «Лекарем поневоле» со сборной труппой по Украине, играет в оперетте «Славянский базар», затем перевоплощается в Тихона в «Грозе» Островского. Причем последняя роль, по словам самого Ильинского, является самым большим успехом в его жизни.
В те же годы Ильинский сыграл две заметные роли у Мейерхольда: меньшевика в «Мистерии-Буфф» (1921) и Брюно в «Великодушном рогоносце» (1922). Эти роли сделали Ильинского чрезвычайно популярным в театральных кругах, критика смело называла его «лучшим учеником Мейерхольда». Сам режиссер всегда признавался, что очень любит Ильинского за его актерскую серьезность, за фанатичную преданность театру. Однако, как и любой режиссер, Мейерхольд был непостоянен, у него периодически появлялись другие «увлечения». В такие моменты отношения режиссера и актера охладевали. Видимо, один из подобных моментов наступил в 1922 году, когда Ильинский принял неожиданное для многих решение покинуть труппу Театра РСФСР Первого и перейти в Первую студию МХАТа. Там он дебютирует сразу двумя ролями – в «Герое» Синга и «Укрощении строптивой» Шекспира.
Спрос на Ильинского был высок, его буквально разрывали на части с предложениями играть в различных театрах. Даже Мейерхольд просит его забыть недавние разногласия и вернуться. Ильинский идет ему навстречу. Однако из Первой студии МХАТа он не уходит, совмещая работу сразу в двух театрах. А вскоре к двум этим театрам добавляется еще и третий – Театр имени В. Ф. Комиссаржевской, где Ильинский исполняет роль генерала Пралинского в возобновленном «Скверном анекдоте» Ф. Достоевского. Театральная критика с удивлением наблюдает за этим «растроением» Ильинского, однако предъявлять ему претензии вроде бы не за что – во всех постановках актер играет на удивление сильно.
В 1924 году к театральной славе Ильинского прибавляется еще одна – кинематографическая. Он снимается сразу в двух фильмах: у Якова Протазанова в «Аэлите» (роль сыщика Кравцова) и у Юрия Желябужского в «Папироснице от Моссельпрома» (роль Митюшина). Оба фильма пользуются огромным успехом у зрителей и делают Ильинского широко популярным актером. Этот успех закрепляется ролью Пети Потелькина в комедии Я. Протазанова «Закройщик из Торжка», вышедшей на экран в 1925 году.