Илья Иванович Мусатов родился 30 июля 1920 года в деревне Соньшино Веневского района (ранее Мордвесского) Тульской области в семье плотника. Член КПСС с 1944 года. Окончил 7 классов Московской школы № 50, а затем ПТУ по специальности токарь. Работал на заводе, одновременно проходил летную подготовку в ДОСААФ (Добровольное общество содействия Армии, Авиации, Флоту). В Красной Армии с 1940 года. В 1941 году закончил Кировабадскую авиационную школу пилотов.

В действующей армии Илья Иванович с сентября 1941 года. Летчик 10-го гвардейского авиационного полка (3-я гвардейская дивизия, 3-й гвардейский авиационный корпус АДД) гвардии лейтенант Мусатов к апрелю 1944 года совершил 209 боевых вылетов  на бомбардировку военных объектов противника в глубоком тылу. Всего совершил 293 боевых вылета.

В 1955 году окончил Военно-воздушную академию, в 1962 – Военную академию Генштаба. Командовал авиационным полком, дивизией, АДД (авиацией дальнего действия). С 1969 года на научно-исследовательской работе. С 1973 года полковник Мусатов в запасе.

Жил в Москве, работал заместителем начальника управления Министерства гражданской авиации.

Звание Героя Советского Союза Мусатову Илье Ивановичу присвоено 19 августа 1944 года. Награжден 2 орденами Ленина, орденами Красного Знамени, Отечественной войны 1 степени, Красной Звезды, медалями.

Умер 3 апреля 1984 года. Похоронен на Кунцевском кладбище в г. Москве.