Илья — один из двух сыновей Василия и Анны Марченко (оба — инженеры). Его старший брат — Игорь Марченко — занимался парным фигурным катанием, выступал на международных соревнованиях. В 18 лет переехал жить и тренироваться в Донецк, где проживает до сих пор. Первый тренер — Анна Шипунова.
Илья начал играть в теннис в семь лет. Любимое покрытие — хард, лучший удар — форхенд.
Спортивная карьера
Этот раздел нужно дополнить.
Пожалуйста, улучшите и дополните раздел.(27 марта 2014)
Высшее достижение на турнирах Большого шлема — 4-й круг Открытого чемпионата США 2016 года, где Илья в 4 сетах уступил будущему чемпиону Стэну Вавринке (4-6 1-6 7-6(7-5) 3-6). До этого Марченко обыграл Ивана Додига, Дамира Джумхура и 14-го сеянного Ника Кирьоса. Это единственный случай, когда Марченко прошёл дальше второго круга на турнирах Большого шлема.