Bereits in vorrömischer Zeit führte eine Straße an Illerich in Richtung Pommern vorbei, die möglicherweise eine Verbindung zu der Tempelanlage auf dem Martberg darstellte. Diese Straße wurde später von den Römern ausgebaut und verbessert, sie hatte militärischen Charakter.

Nachdem sich die Römer um etwa 400 n. Chr. zurückgezogen hatten, folgten ihnen die Franken. Die benachbarten Klöster Rosenthal, Brauweiler, Springiersbach und Himmerod weisen auf Illerich hin, die erste sichere Erwähnung findet sich in der Handschrift Nr. 98 im Trierer Priestersemiar (ca. 1180). Hier wird von einer „wunderbaren Begebenheit“ aus der „villa Elrecha“ berichtet. Eine andere Schreibweise des Ortes war auch „Ilriche“.

Die erste exakte Datierung ist im Jahre 1256, wo von Hörigen aus Ilriche die Rede ist, die der Abtei Himmerod unterstellt wurden. In einer Schenkung eines Hofes in Illerich im Jahre 1321 an das Kloster Rosenthal wird das Dorf wieder benamt. In dieser Schenkungsurkunde vom 15.8.1324 wird der Ritter Paul v. Eich, trierischer Burggraf zu Neuerburg bei Wittlich als Besitzer der Güter in Illerich genannt, die ihm wiederum sein Oheim Cuno v. Bettingen aus Klotten vererbt hatte.

Hildegund, die Magd eines Kanonikus, schenkte 1331 dem Kloster Rosenthal ebenfalls einen halben Hof in Illerich. Jedoch nicht nur Rosenthal war in der Eifelgemeinde begütert, sondern auch Himmerod. Klare Sache, daß der Adel mitmischte und hier Eigentum besaß wie Hermann v. Bachem, der 1331 seinen Hof und die Güter im Klottener Gericht Kurfürst Balduin vermachte, was Johann v. Pommern 1338 auch unternahm, um den hohen Herrn in Trier zu versöhnen.

Kirchlich gehörte Illerich wie Landkern mit Wirfus durch die Jahrhunderte zur Großpfarrei Klotten an der Mosel. Die schwierigen Verkehrsverbindungen riefen die Menschen zu einer gewissen Eigenständigkeit, die 1511 teilweise gelang, als die Heimbürger oder Schultheißen mit dem Klottener Pastor durchsetzen konnten, daß alternierend die Sonntagsmesse in Illerich und in Landkern gefeiert werden sollte. Schon bald wohnte ein Vikar in Landkern und betreute beide KapeIlen. Erst 1728 erfolgte eine Abtrennung von der alten Mutterkirche Klotten, als Landkern zur Pfarrei avancierte.

Die richtige Eigenständigkeit von Illerich dauerte aber noch länger. Erst als sich Pfarrer Kröll von Landkern am 4. 12.1844 persönlich in Trier verwandte, zögerte Bischof Arnoldi nicht mehr lange und erhob durch eine entsprechende Urkunde vom 18.8.1847 Illerich zur Pfarrei, Wirfus als Filiale.

Bis zum Ende des 18. Jahrhunderts gehörte Illerich landesherrlich zu Kurtrier und war dem Hochgericht Klotten im Amt Cochem zugeordnet. Im Trierer Feuerbuch aus dem Jahr 1563 waren 28 Feuerstellen (Haushalte) in Illerich verzeichnet, 1684 waren es nur 21.

Im Jahr 1794 hatten französische Revolutionstruppen das Linke Rheinufer annektiert, von 1798 bis 1814 gehörte Illerich (Illereichen) zum Kanton Kaisersesch im Arrondissement Koblenz des Rhein-Mosel-Departements. Munizipalräte (Illericher Gemeindevertreter in der Mairie Kaisersesch) waren 1808 die Bürger Knoblich und Kremer.

Aufgrund der Beschlüsse auf dem Wiener Kongress (1815) wurde die Region dem Königreich Preußen zugeordnet. Unter der preußischen Verwaltung kam die Gemeinde Illerich zur Bürgermeisterei Kaisersesch im Kreis Cochem, der zum neuen Regierungsbezirk Koblenz sowie von 1822 an zur Rheinprovinz gehörte.

Seit 1946 ist die Gemeinde Illerich Teil des Landes Rheinland-Pfalz, seit 1968 gehört sie der Verbandsgemeinde Kaisersesch an und seit 1969 zum Landkreis Cochem-Zell.

1982 war zwischen Hambuch und Illerich im Pommerbachtal eine Wiederaufbereitungsanlage (WAA) geplant. Nach neun Monaten zog die DWK alle Pläne zurück, statt Kaisersesch sollte die Wiederaufarbeitungsanlage in Wackersdorf (Bayern) gebaut werden.