Approda al mondo dello spettacolo ancora giovanissima: a 3 anni gira i primi spot pubblicitari, tra cui quello per l'olio Cuore insieme ai suoi genitori; a cinque anni le viene affidato un piccolo ruolo nel film David e David del regista Giorgio Capitani mentre a sei anni partecipa al film Da grande di Franco Amurri, nei cui titoli di coda appare con il nome anglicizzato di "Hilary Blasi" e in Vizio di vivere di Dino Risi. In seguito lavora nei film Fiori di zucca (1988) di Stefano Pomilia e La dolce casa degli orrori (1989) di Lucio Fulci. In quegli anni è testimonial di numerose campagne pubblicitarie, fra queste ricordiamo le più importanti: Bilboa (abbronzante), Cicciobello Rock (giocattoli), Renault (automobili), Barilla, Galbusera, Findus, Balocco (panettone mandorlato) e Sanson (alimentari). Nel 1998 partecipa al concorso di Miss Italia. Nel 1999 viene ingaggiata nella trasmissione umoristica Scherzi a parte.
A partire dal 2001 raggiunge grande popolarità televisiva grazie alla partecipazione al programma Passaparola di Gerry Scotti in qualità di valletta (con l'appellativo di "letterina"), partecipazione che prosegue fino al 2003. Nel luglio di quell'anno diventa conduttrice con Alvin dell'edizione estiva del programma musicale Top of the Pops, trasmesso da Rai 2.
Dal settembre del 2003 è valletta nella trasmissione di Fabio Fazio Che tempo che fa, trasmessa su Rai 3. Da settembre 2004 presenta la trasmissione di Rai 2 CD Live sempre insieme ad Alvin.
Nel 2006 affianca Giorgio Panariello nella conduzione del Festival di Sanremo insieme a Victoria Cabello. Sempre nel 2006 presenta con il Mago Forest e Cristina Chiabotto il Festivalbar.
Dal 15 gennaio 2007 presenta su Italia 1 Le Iene. Nel settembre 2007 conduce, insieme al Mago Forest, Mai dire Candid, un programma della Gialappa's Band in prima serata. Il programma va in onda prima de Le Iene, trasmesso in seconda serata e condotto sempre da Ilary, con Luca e Paolo.
Da ottobre 2007 è la testimonial per una serie di spot pubblicitari della compagnia telefonica Vodafone, girati insieme al marito Francesco Totti e al calciatore milanista Rino Gattuso, ai quali in seguito parteciperanno anche il comico Flavio Insinna, il conduttore Francesco Facchinetti, il cantante Cesare Cremonini e da giugno 2010 anche il duo Le Iene formato da Luca Bizzarri e Paolo Kessisoglu.
Filmografia
* Da grande, regia di Franco Amurri (1987)
* Il vizio di vivere, regia di Dino Risi (1988)
* La dolce casa degli orrori, regia di Lucio Fulci (1989)
* Fiori di zucca, regia di Stefano Pomilia (1989)
* David e David, regia di Giorgio Capitani (1989)
Televisione
* La sai l'ultima? (1999)
* Passaparola (2001-2003)
* Top of the Pops - (2003)
* Che tempo che fa - (2003-2004)
* CD: Live - (2004-2005)
* Festival di Sanremo 2006 (2006)
* Festivalbar 2006 (2006)
* Le Iene (2007-presente)
* Mai dire Candid (2007)
