В западной «околоисторической» литературе (например, Дж. Оберг «Тайные советские катастрофы») обсуждается легенда, что В. С. Ильюшин — космонавт, совершивший за несколько дней до полета Юрия Гагарина трёхвитковый космический полет на корабле «Россия» и вынужденный совершить аварийную посадку на территории Китая.
Однако фактом является то, что в июле 1959 года на боевом самолете Владимир Ильюшин установил мировой рекорд на динамический потолок, взяв высоту 28 857 метров (по другим данным, 23,852 тыс. метров). За это Ильюшин и получил Героя Советского Союза. Также он установил и абсолютный мировой рекорд высоты горизонтального полета — 21,170 тыс. метров (1961 год).
Похоронен 4 марта 2010 года на Химкинском кладбище Москвы.