12 июля 1787 года в этом районе сахалинского побережья побывала экспедиция французского мореплавателя Лаперуза, который назвал залив в честь Делангля (Paul-Antoine-Marie Fleuriot de Langle) — капитана фрегата «Астролябия».

На основании воспоминаний Г.И. Невельского считается, что первый на Сахалине русский военный пост Ильинский основан 30 августа 1853 года по указанию Невельского русским исследователем Д. И. Орловым (1806—1859) на месте айнского селения Кусунай в устье одноимённой реки (сейчас Ильинка).

Через четыре года 20 августа 1857 года Рудановский в устье реки Кусунай основал военный пост, названный им Кусунайским (именно это дату или 1 сентября по новому стилю следует считать временем основания нынешнего села Ильинское). В 1860-е годы тот был самым крупным русским селением на Сахалине, исследователи Л. Д. Брылкин, П. П. Глен, И. Л. Лопатин зимовали в этом посту. Во второй половине XIX века широко использовалось название Кусуннай и Кусуннайский пост.

C 1905 года территория южного Сахалина отошла к Японии, и село официально называлось Кусюннай, входило в состав префектуры Маока. После освобождения Сахалина 5 июня 1946 годаКусуннай был переименован в поселок Ильинский.