Илиян Василев е роден в семейството на инженер и икономистка. През 1974 г. завършва 114-а английска гимназия, а след военната си служба завършва международни отношения във Висшия икономически институт "Карл Маркс".

През 1981-1990 г. по времето на комунистическия режим е сътрудник в Международния отдел на Българския земеделски народен съюз (БЗНС). На тази длъжност сътрудничи на Отдел 01 ДС при Софийско градско управление, който според твърдения на Държавна сигурност събира от него информация за чуждестранни контакти на БЗНС, като през февруари 1988 година е вербуван за секретен сътрудник на Държавна сигурност. Според доклада за вербуването му е приел да сътрудничи по "идеологически, морални и политически мотиви". Няма документи подписани от него лично.

След 1990 г. е резидент-мениджър, консултант по международно строителство и развитие във фирма "Дж. Джоунс и Ко" и представител на фирмата в България, а през 1994 - 1997 г. е изпълнителен директор на ДОО "Хоум сервиз"; изпълнителен директор и вицепрезидент на Българската международна стопанска асоциация, председател на Агенцията за чуждестранни инвестиции. Основател и почетен председател на Българския икономически форум и на Икономическия форум за Югоизточна Европа. Член на УС на Българската асоциация за външна политика. От 2007 г. до април 2011 е председател на Делойт България. Заместник-председател е на българския Реформ Юнион клуб. Инициатор и координатор на Софийското бизнес училище.

Управляващ партньор на консултантската компания по анализи на проектни и стратегически рискове "Иновейтив енерджи солюшънс" ЕООД.

Автор е на множество статии и анализи по международни отношения, икономика, финанси, енергетика и енергийна сигурност.

Заради дейността, посланик Василев е включен в "черния списък" на руското Външно министерство със забрана да влиза в Русия - един от 89 граждани на Европейския съюз.