Российский и советский актёр театра и кино, заслуженный артист РСФСР. Двоюродный брат советского украинского писателя и сценариста Александра Елисеевича Ильченко (1909—1994).
Даниил Ильченко родился 25 декабря 1894 года в городе Золочев Харьковского губернского уезда в семье железнодорожника. С 10 лет работал пастухом, сторожем-табельщиком на угольных складах, железнодорожным рабочим и одновременно учился в сельской школе, а затем в городском училище. С 16 лет стал работать конторщиком на железной дороге в Харькове, а в 1911 году поступил на вечернее отделение Харьковской частной театральной школы под руководством Н. Н. Синельникова. После окончания театральной школы стал актёром театра города Старый Оскол Курской губернии, а позже в 1914—1929 годы, работал в театрах Харькова, Херсона, Евпатории, Курска, Барнаула, Красноярска и других. В 1917 и 1919 годах служил в армии.
С 1932 года жил и работал в Москве. В 1932—1933 годы был актёром историко-революционного театра, а с 1933 года был принят в театр имени МОСПС (с 1938 года — театр имени Моссовета), где работал до 1942 года. В 1942—1946 годы Даниил Ильченко работал во фронтовом театре, был художественным руководителем и артистом театра классики при Московской филармонии, актёром театра Санпросвета, актёром и режиссёром театра миниатюр.
В 1946 году Даниил Иванович был принят в Московский драматический театр (ныне Московский драматический театр на Малой Бронной), на сцене которого сыграл более двух десятков ролей. В театре он проработал до конца 1950-х годов, когда полностью перешёл в кинематограф. Даниил Ильченко был прекрасным характерным актером. Его игре были присущи предельная простота, достоверность, сочетание мягкого юмора и психологической глубины образа. Первой заметной работой в кино Даниила Ильченко стал Тимофей Тутаринов в «Кавалере Золотой Звезды». Но настоящая слава пришла к актёру после роли Пантелея Мелехова в фильме «Тихий Дон» Сергея Герасимова. После этого успеха он перешёл в кинематограф, где, как правило, играл простых русских мужиков и старых казаков.
Умер 13 апреля 1977 года.