Сразу после института по распределению попал на НПО «Электрон», в котором начал свою трудовую деятельность в должности инженера-электрофизика в течение первых трёх лет, до 1977 года.

В 1977 году продолжил трудовую деятельность на Ленинградском оптико-механическом объединении (ЛОМО) в должности инженера-конструктора. Работая в ЛОМО, женился на работавшей там же Евгении Яковлевне.

Первые большие деньги заработал, подрабатывая на стройке во время отпуска.

Я тогда был уже семейным человеком. Я поехал строить в Ленинградской области с моими друзьями-приятелями одну строительную базу. И заработал по тем временам совершенно фантастические деньги — где-то 2500 рублей. Мы просто её строили с нуля. Я, в частности, работал на гусеничном тракторе. И всему есть документальное подтверждение. Мы нулевой цикл делали, конечно. Потом я через много лет проезжал мимо этой базы — по-моему, её так и не достроили, хотя могу и ошибаться. На те деньги мы кое-чего прикупили, погуляли. Да, эти деньги мне запомнились.

Продвигался по службе, становясь старшим мастером оптического цеха, начальником конструкторского бюро, начальником технологического бюро, заместителем главного технолога.

В период с 1989 по 1990 годы занимал должность главного инженера комплекса медицинской техники и товаров народного потребления ЛОМО.

Генеральный директор

В августе 1992 года стал генеральным директором ЛОМО, сменив в этой должности Дмитрия Васильевича Сергеева.

1 октября 1992, взамен упразднённого 30 сентября Совета по предпринимательству при Президенте РФ, был создан по указу Бориса Ельцина от 30 сентября 1992 года Совет промышленников и предпринимателей при Правительстве РФ. Персональный состав совета утвержден Егором Гайдаром 3 ноября. В состав Совета были включены 25 человек, преимущественно представители так называемого «директорского лобби», в том числе и Илья Клебанов. Председателем Совета стал генеральный директор производственного объединения АвтоВАЗ Владимир Каданников). (16 ноября 1992 Совет был переименован в Совет по промышленной политике при Правительстве России, 25 ноября 1993 ещё раз переименован — в Совет по промышленности и предпринимательству при Совете Министров — Правительстве Российской Федерации, 12 августа 1994 также упразднен).

В 1993 году ЛОМО было приватизировано и получило название АООТ «ЛОМО». При участии Ильи Клебанова акционерное общество «ЛОМО» в процессе приватизации получило значительные инвестиционные средства, которые позволили начать внедрение на производстве новых технологий. Так многие традиционные направления ЛОМО: микроскопия, эндоскопия, наблюдательные и спектральные приборы были модернизированы к требованиям мирового рынка, что позволило существенно увеличить экспорт продукции ЛОМО.

С 1994 г. входил в состав Совета по промышленности и предпринимательству при Президенте России, Совета директоров Промстройбанка России, Совета директоров Российско-американского фонда предпринимательства, член Попечительского совета Фонда Большого драматического театра им. Г. А. Товстоногова.

В декабре 1997 года в связи с назначением первым вице-губернатором Санкт-Петербурга покинул кресло генерального директора открытого акционерного общества «ЛОМО».

Вице-губернатор Санкт-Петербурга (1998—1999)

В январе 1998 года назначен первым заместителем губернатора Санкт-Петербурга Владимира Яковлева и принял под своё руководство Комитет экономики и промышленной политики северной столицы.

В Правительстве Российской Федерации (1999—2003)

Правительство Степашина

19 мая 1999 года Председателем Правительства Российской Федерации утверждён Сергей Степашин. Он стал формировать новый состав правительства и среди прочих включил туда Илью Клебанова. 31 мая 1999 года Клебанов был назначен — заместителем Председателя Правительства Российской Федерации по вопросам военно-промышленного комплекса. Переехал из Санкт-Петербурга в Москву.

Правительство Путина

В августе 1999 года произошла смена Председателя Правительства России — вместо Степашина Правительство возглавил Владимир Путин. В первом правительстве Путина Клебанов сохранил свою должность. С 6 сентября также стал первым заместителем председателя Комиссии при Президенте Российской Федерации по военно-техническому сотрудничеству с иностранными государствами.

В январе 2000 года Илья Клебанов заявил о безусловной поддержке генерального директора и генерального конструктора ГУП «ВПК МАПО» Николая Никитина, а ВПК МАПО был преобразован в Российскую самолетостроительную корпорацию «МиГ». При этом «Русская авионика» была лишена лицензии на разработку продукции военного назначения.

11 февраля Республика Беларусь и Российская Федерация заключили межправительственное соглашение о создании на основе российской ФПГ «Оборонительные системы» одноименной межгосударственной ФПГ, в которую вошли три белорусских предприятия. Председателем совета управляющих ФПГ назначен Илья Клебанов, секретарем — руководитель ОАО «Оборонительные системы» Сергей Батехин.

Правительство Касьянова

12 мая 2000 года, после избрания Владимира Путина президентом России, Председателем Правительства был назначен Михаил Касьянов. В правительстве Касьянова Клебанов также сохранил свою должность. Курировал вопросы оборонно-промышленного комплекса и экспорта вооружений.

Рабочая встреча Владимира Путина с зам. Председателя Правительства Ильей Клебановым и Главнокомандующим ВМФ Владимиром Куроедовым по вопросу операции по подъёму АПЛ «Курск». 13 сентября 2001.

14 августа 2000 года Илья Клебанов принял руководство Правительственной комиссии по расследованию причин гибели атомной подводной лодки «Курск», которая была создана по Указу Президента России Владимира Путина. В самом начале работы комиссии Клебанов высказал версию столкновения «Курска» с противокорабельной миной времён ВОВ, что, возможно, привело также к детонации торпеды. После выбора официальной версией «взрыва торпеды» предположение отпало само собой. Специалисты, знакомые с прочностными характеристиками АПЛ данного класса, данную версию отвергали изначально.

5 сентября 2000 года сообщалось, что Илья Клебанов возможно возглавит Правительственную комиссию по восстановлению Останкинской башни после пожара.

В сентябре Илья Клебанов вмешался в конфликт Бендукидзе-Жаркова по поводу судостроительного предприятия «Красное Сормово».

С 17 октября 2001, в дополнение к должности заместителя председателя правительства РФ, стал министром, возглавив Министерство промышленности, науки и технологий РФ. В этой должности Клебанов заменил Александра Дондукова.

18 февраля 2002 года освобождён от обязанностей заместителя Председателя Правительства России с сохранением при этом должности министра промышленности, науки и технологий.

Весной 2003 года министр Клебанов высказал идею создания интегрированного судостроительного холдинга. Он выступил с инициативой о создании государственного концерна «Невские верфи» на базе ФГУП «Адмиралтейских верфей» и ЦКБ морской техники «Рубин» с последующим присоединением к ним на тот момент уже частных предприятий: входившего в группу компаний ИСТ «Балтийского завода» и принадлежавших холдинговой промышленной компании «Новые программы и концепции» «Северных верфей».

Полномочный представитель Президента Российской Федерации (2003—2011)

С 1 ноября 2003 года, покинув должность министра промышленности, науки и технологий (его сменил Андрей Фурсенко), Клебанов был назначен полномочным представителем президента Российской Федерации в Северо-Западном федеральном округе. Вернулся в Санкт-Петербург. 12 ноября 2003 года включён в состав Совета Безопасности Российской Федерации в качестве члена Совета.

Его предшественник на этой должности, Валентина Матвиенко, назначенная губернатором Санкт-Петербурга, горячо поддержала это назначение Ильи Клебанова:

«Он, Клебанов, очень хорошо знает округ, военно-промышленный комплекс, судостроение, Санкт-Петербург. Он будет очень полезным для города в решении тех проблем, которые связаны с федеральным центром. Он хороший политик, взвешенный человек, обладает исключительно хорошими человеческими качествами».

Первый заместитель полпреда Александр Беглов (ранее и. о. губернатора Петербурга) тоже одобрил назначение Ильи Клебанова: «Думаю, он справится с этой должностью. И потом, он наш, питерец».

7 мая 2008 года сложил полномочия Президента Российской Федерации Владимир Путин и полномочия Ильи Клебанова в качестве Полномочного представителя Президента, были прекращены. Однако уже 14 мая следующий Президент Российской Федерации Дмитрий Анатольевич Медведев назначил Илью Клебанова своим полномочным представителем в Северо-Западном федеральном округе. А 10 июля Дмитрий Медведев, как Президент России, и Илья Клебанов, как его Полномочный представитель, провели первое совещание, темой которого стала демографическая ситуация в регионе.

6 сентября 2011 года Дмитрий Медведев своим Указом освободил Клебанова от обязанностей Полномочного представителя Президента Российской Федерации в Северо-Западном федеральном округе в связи с переходом на другую работу[14]. 14 сентября 2011 года исключён из состава Совета Безопасности Российской Федерации.

Судоходная компания ОАО «Совкомфлот»

В октябре 2011 года Клебанов стал председателем совета директоров компании ОАО «Совкомфлот»

Семья

Илья Клебанов женат, супруга — Евгения Яковлевна Клебанова. Они познакомились в объединении ЛОМО, где вместе работали.

Имеет двоих детей: дочь Екатерину (род. 1977) и сына Константина (род. 1988).

Дочь окончила Санкт-Петербургский университет экономики и финансов. Замужем за Андреем Праскуриным. В 2000 году у них родился сын. С 2003 года возглавляет ООО «Вирибус» (эта компания является одним из крупных акционеров ОАО «ЛОМО» (16,129 %), в 2004 году владела 4,9 % питерского «Промстройбанка», который впоследствии был продан банку ВТБ). С 2008 года «Вирибус» владеет 38,89 % ООО «Группа ФОР», крупной рыбопромысловой компании, которая располагает десятью судами общей производительностью до 800 т рыбопродукции в сутки. Промысел ведется в северной, северо-восточной и южной частях Атлантики. В 2008 году ООО «Вирибус» попало в центр скандала: чиновники городского комитета по управлению имуществом Санкт-Петербурга попытались выселить арендаторов нескольких помещений на Московском проспекте, и отдать их в аренду ООО «Вирибус».

Сын — студент Санкт-Петербургского государственного университета информационных технологий, механики и оптики.

Награды

Орден «За заслуги перед Отечеством» 2 степени (9 сентября 2011 года).

Орден Почёта (7 мая 2001) — за большой вклад в реформирование и развитие отечественной промышленности.

Орден Святого Месропа Маштоца (Армения, 2004).

Почётная грамота Правительства Российской Федерации (7 мая 2006 года) — за заслуги перед государством и многолетний добросовестный труд

Почётный знак «За заслуги перед Санкт-Петербургом» (2011 год)

Классный чин

Действительный государственный советник Российской Федерации 1 класса (2004)