Родился 28 июля 1982 года в Алексине.
В 2018 г. получил диплом бакалавра в Новомосковском филиале "РХТУ имени Д.И. Менделеева".
В 2009 году избран депутатом Алексинского городского собрания от КПРФ.
Работал менеджером в хозобществе «Промбаза». Одним из учредителей организации являлся депутат областной думы нескольких созывов Юрий Моисеев, также ранее состоявший в КПРФ. Ныне — руководитель регионального отделения «Коммунистов России».
В 2019 году Илюхин вновь был избран депутатом Алексинского горсобрания - от «Коммунистов России». В качестве места работы у него значилось «помощник депутата областной думы Моисеева Ю.Ф.».
При выдвижении кандидатом в губернаторы Денис Витальевич указал, что работает генеральным директором ООО «Неон», основным видом деятельности которой указаны библиотеки и архивы.