С 1983 года служил иподиаконом под началом владыки Питирима (Нечаева), митрополита Волоколамского и Юрьевского; трудился при Издательском отделе Московского Патриархата в статусе внештатного сотрудника.

Закончив школу в 1984 году, поступил в Московскую государственную консерваторию, на композиторский факультет.

В период с 1984 по 1986 год проходил срочную службу в рядах ВС СССР.

В начале 1987 года, оставив (по собственному желанию) учёбу в консерватории, поступил в Виленскую Свято-Духову обитель.

19 июня 1987 года принял монашеский постриг с наречением имени Иларион.

Священническое служение

21 июня 1987 года возведён в сан иеродиакона, а два месяца спустя, 19 августа, — в сан иеромонаха.

В период с 1988 по 1989 год служил настоятелем нескольких храмов Виленской епархии (в городе Тельшяй, селах Колайняй и Титувенай).

В 1989 году заочно закончил курс обучения в Московской Духовной семинарии.

В 1990 году принимал участие в деятельности Поместного Собора РПЦ, представляя Виленскую и Литовскую епархию.

В 1991 году окончил Московскую Духовную академию, трудился преподавателем в МДАиС (читал лекции по дисциплинам: Священное Писание Нового Завета, Гомилетика, Греческий язык, Православное Догматическое Богословие).

С 1992 по 1993 год преподавал в Православном Свято-Тихоновском богословским институте и Российском православном университете св. апостола Иоанна Богослова Новый Завет и Патрологию соответственно.

В 1993 году окончил аспирантуру при МДА.

В том же году, по решению руководства, направлен в Оксфордский университет для прохождения стажировки. Занимаясь учёбой за рубежом, совмещал её с пастырской деятельностью при Сурожской епархии.

Оксфордский университет окончил в 1995 году, со степенью доктора философии.

С 1995 года трудился в ОВЦС Московского Патриархата.

С 1997-го и вплоть до 2002 года руководил секретариатом по межхристианским связям.

В период с 1995 по 1997 год работал в Смоленской и Калужской Духовных семинариях преподавателем Патрологии.

Вместе с тем, в 1996 году преподавал в Свято-Германовской семинарии, на Аляске, Догматическое Богословие.

С 1996 года входил в состав клира московской церкви святой великомученицы Екатерины на Всполье.

С 1996 по 2004 год состоял в членстве Синодальной богословской комиссии РПЦ.

В 1997-1999 годах вёл курс по Догматическому Богословию для студентов Нью-Йоркской Свято-Владимирской духовной семинарии; преподавал в Кембриджском университете, на богословском факультете, Мистическое Богословие Восточной Церкви.

В 1999 году удостоен степени доктора богословия Свято-Сергиевским православным богословским институтом в Париже.

В 2000 году возведён в звание игумена.

7 января 2002 года посвящён в сан архимандрита.

Епископское служение

14 января 2002 года отец Иларион был рукоположен во епископа.

С 17 июля 2002 года — епископ Подольский, глава представительства РПЦ при международных европейских организациях.

С 7 мая 2003 года — епископ Венский и Австрийский.

1 февраля 2005 года удостоен звания приват-доцента богословского факультета при Фрибурском университете.

С 31 марта 2009 года — председатель ОВЦС Московского Патриархата; постоянный член Священного Синода, викарий Патриарха Московского и Всея Руси, епископ Волоколамский.

20 апреля 2009 года посвящён в архиепископа.

1 февраля 2010 года возведён в сан митрополита.

26 июля 2010 года введён в состав Патриаршего совета по культуре, а 22 марта 2011 года — в состав Высшего Церковного Совета.

5 октября 2011 года назначен на должность председателя Синодальной библейско-богословской комиссии.

7 июня 2022 года на заседании Священного Синода назначен митрополитом Будапештским и Венгерским с освобождением от должности председателя ОВЦС и ректора Общецерковной аспирантуры и докторантуры имени святых равноапостольных Кирилла и Мефодия.

Является автором множества богословских произведений разной направленности, участником религиозных телепрограмм.

25 июля 2024 года на заседании Священного Синода временно отстранён от управления Будапештско-Венгерской епархией.