Первой работой Ильинского в театре Мейерхольда стала небольшая роль фермера Гислена в спектакле «Зори». Однако неуёмная энергия Ильинского-актёра не знает покоя, и, помимо игры в Театре Первом, он продолжает успешно выступать и на других сценических площадках. Он гастролирует с мольеровским «Лекарем поневоле» со сборной труппой по Украине, играет в оперетте «Славянский базар», затем перевоплощается в Тихона в «Грозе» Островского. Причём последняя роль, по словам самого Ильинского, является самым большим успехом в его жизни.
В те же годы Ильинский сыграл две заметные роли у Мейерхольда: меньшевика в «Мистерии-Буфф» (1921) и Брюно в «Великодушном рогоносце» (1922). Эти роли сделали Ильинского чрезвычайно популярным в театральных кругах, критика смело называла его «лучшим учеником Мейерхольда». Сам режиссёр всегда признавался, что очень любит Ильинского за его актёрскую серьёзность, за фанатичную преданность театру. Однако, как и любой режиссёр, Мейерхольд был непостоянен, у него периодически появлялись другие «увлечения». В такие моменты отношения режиссёра и актёра охладевали. Видимо, один из подобных моментов наступил в 1922 году, когда Ильинский принял неожиданное для многих решение покинуть труппу Театра РСФСР Первого и перейти в Первую студию МХАТа. Там он дебютирует сразу двумя ролями — в «Герое» Синга и «Укрощении строптивой» Шекспира.
Спрос на Ильинского был высок, его буквально разрывали на части с предложениями играть в различных театрах. Даже Мейерхольд просит его забыть недавние разногласия и вернуться. Ильинский идёт ему навстречу. Однако из Первой студии МХАТа он не уходит, совмещая работу сразу в двух театрах. А вскоре к двум этим театрам добавляется ещё и третий — Театр имени В.Ф. Комиссаржевской, где Ильинский исполняет роль генерала Пралинского в возобновлённом «Скверном анекдоте» Ф. Достоевского. Театральная критика с удивлением наблюдает за этим «растроением» Ильинского, однако предъявлять ему претензии вроде бы не за что — во всех постановках актёр играет на удивление сильно.
В 1924 году к театральной славе Ильинского прибавляется ещё одна — кинематографическая. Он снимается сразу в двух фильмах: у Якова Протазанова в «Аэлите» (роль сыщика Кравцова) и у Юрия Желябужского в «Папироснице от Моссельпрома» (роль Митюшина). Оба фильма пользуются огромным успехом у зрителей и делают Ильинского широко популярным актёром. Этот успех закрепляется ролью Пети Петелькина в комедии Я. Протазанова «Закройщик из Торжка», вышедшей на экран в 1925 году.
В том же году творческие пути Ильинского и Мейерхольда вновь расходятся. На этот раз камнем преткновения в их отношениях становится супруга режиссёра Зинаида Райх, которая, по мнению Ильинского, став примой в театре, намеренно отодвигала его на второй план. Этот разрыв был более бурным, чем предыдущий, — Ильинский не только расстался с режиссёром, но и со столичной публикой — он уехал в Ленинград, где поступил в Академический театр драмы (бывший Александринский); тут же он получает две роли: Гулячкина в «Мандате» Эрдмана и Кристи в «Герое» Синга. В этом же театре работает и жена Ильинского Татьяна, с которой судьба свела его во время работы у Мейерхольда.
К 1926 году имя Ильинского уже широко известно в стране. В основном благодаря киноролям, в которых он играл комических персонажей, как, например, мелкого вора Тапиоку в «Процессе о трёх миллионах» или клерка Гопкинса в «Мисс Менд» (оба фильма снял в 1926 году Я. Протазанов). Об огромной популярности артиста говорят афиши того времени: «Завтра — единственная гастроль знаменитого киноартиста, живого Игоря Ильинского!» или «К нам едет король экрана! Нас посетит закройщик из Торжка, похититель трёх миллионов, личный друг мисс Менд и возлюбленный Аэлиты — Игорь Ильинский!» Однако в эти же годы театральная критика не оставляла камня на камне от игры Ильинского на сцене. Если раньше его творческая всеядность удивляла и поражала критиков, то теперь лишь раздражает. К примеру, когда Ильинский стал активно гастролировать по стране как чтец и эстрадный рассказчик, критика обрушилась на него с упрёками в откровенной халтуре (в одной из газет его гастроли так и назвали — «халтуриадой»), в потворствовании самым невзыскательным вкусам. Однако были и другие мнения. Вот как напишет об этом позднее З. Владимирова: «И всё же театральные странствия Ильинского оказались подлинным университетом актёра. Многие „специальные курсы“ постигались им в предельно сжатые сроки, осваивались на ходу, давая плоды буквально в следующем же спектакле… Ему довелось испытать свои силы в разных жанрах, проникнуться обаянием старой оперетты, побывать в варьете, ощутить природу эстрадной пародии, её „сиюминутность“ и хлёсткость. Пришлось научиться петь куплеты, танцевать канкан с профессиональным блеском, доводить клоунаду до акробатической лёгкости. На театральных путях-дорогах ждали Ильинского встречи с бесчисленными талантами земли русской, актёрами интересными, творчески самобытными, иногда — поразительными умельцами, у которых можно было перенять сценические секреты и тайны…»