Tiina Ilonen aloitti pianonsoiton opinnot Oulun konservatoriossa. Urkujensoiton Ilonen aloitti Turun konservatoriossa vuonna 2001 valmistuen muusikoksi vuonna 2004. Pedagogiset opinnot hän aloitti syksyllä 2004 Turun Musiikkiakatemiassa (AMK) valmistuen musiikkipedagogiksi vuonna 2010. Syksyllä 2007 Ilonen aloitti opinnot Sibelius-Akatemiassa pääaineenaan urkujensoitto. Urkujensoiton lisäksi Ilonen on opiskellut pianonsoittoa Jarmo Eerikäisen johdolla, cembalonsoittoa Anssi Mattilan johdolla ja laulua Annika Ollinkarin johdolla. Kuoronjohdon opettajina Ilosella on ollut Kari Turunen, Seppo Murto ja Timo Lehtovaara. Syksyllä 2012 Ilonen suoritti urkujensoiton A-tutkinnon Ville Urposen johdolla ja valmistui musiikin maisteriksi.
Ilonen on konsertoinut Suomen lisäksi useissa Euroopan maissa sekä Venäjällä ja esiintynyt useiden tunnettujen laulajien ja kuorojen kanssa. Syksyllä 2013 Ilonen esiintyi Bachin jalanjäljissä legendaarisessa Leipzigin Tuomaskirkossa. Marraskuussa 2014 Ilonen voitti Jean Sibeliukselle omistetun kansainvälisen kuoro-, soitinmusiikki- ja laulukilpailun urkukategorian. Vuonna 2006 Ilonen valittiin Turun Urkujuhlien Nuoreksi taiteilijaksi ja vuonna 2013 maamme vanhimpiin kuuluvan urkukonserttisarjan, Turun Tuomiokirkon iltamusiikkisarjan Nuoreksi taiteilijaksi.
Ilonen esiintyy neljällä CD-levyllä ja on esiintynyt useaan kertaan televisiossa ja radiossa. Ilonen oli mukana Pisara-ohjelmassa, joka esitettiin Ylen TV 1:ssä 2019. Viimeisimpiä Ylen radiointeja ovat olleet jazz- ja swing-kirkot vuodelta 2019.
Ilosen taiteellista uraa ovat tukeneet Kordelinin säätiö, Suomen Kulttuurirahasto, Varsinais-Suomen Kulttuurirahasto, Varsinais-Suomen Taidetoimikunta ja Pyhän Henrikin säätiö.