Родился в1911 г. в деревне Косилово (Касилово) Жуковского р-на Брянской обл.
После школы работал в райкоме ВЛКСМ, откудав 1934 пришел в Красную Армию и сразу былнаправлен в авиационную школу.
Летал на тяжелом бомбардировщике ТБ-3, прошел Финскую войну. 
Всю Великую Отечественную войну служил в знаменитом 35 гвардейском бомбардировочном Сталинградском (150-м) авиационном полку (в т.ч. под командованием дважды Героя Советского Союза Ивана Полбина)

Совмещал должности старшего техника эскадрильи и секретаря парткома. 
Полк Филиппа Семеновича бил врага почти на всех фронтах Великой Отечественной: на Западном, Ленинградском, Белорусском,под Сталинградом и Москвой, на Кавказе и в Прибалтике.

Ф.С. Ильюшин обеспечил более 500 вылетов пикирующих бомбардировщиков Пе-2.
Был награжден 19 наградами, в т.ч. орденом Красного Знамени, 2 орденами Красной Звезды, орденом “Отечественная война”, медалями “За оборону Москвы”, “За оборону Кавказа”, “За оборону Киева”, “За оборону Сталинграда”, “За боевые заслуги”, “За победу над Германией”и др.
После войны работал инструктором авиационного училища и начальником самолётной лаборатории.
Закончил службу майором. После армии занимался деятельностью в КПСС.