Окончил Российскую Академию музыки им. Гнесиных (класс проф. А. К. Фраучи), где в настоящее время преподает.

Победитель и лауреат международных конкурсов в США, Испании, Польше, Бельгии, Чехии и России и США. Активно выступает как гитарист-солист и лютнист, а также в составе камерных ансамблей.

Концертировал с такими оркестрами, как Государственный академический симфонический оркестр России, Симфонический оркестр Москвы «Русская Филармония», Симфонический оркестр Иркутской филармонии, Оркестр мандолин и гитар г. Вупперталь (Германия), камерный оркестр «Времена года», Национальный камерный оркестр Республики Молдова. Концерты Д. Илларионова проходят в разных городах России и за рубежом (Украина, Беларусь, Молдавия, Эстония, Польша, Германия, Италия, Япония, Канада и США).

Гитарист выступал на сценах престижных залов мира: Большого зала Московской консерватории, Концертного зала им. Чайковского, «Осака Симфонии холл» (Япония).