Илья Ильич Черняев родился 20 января 1893 году в Спасском Кадниковского уезда Вологодской губернии . Его мама крестьянка Христина Трофимовна и воспитывался отчимом врачом Кадниковской земской больницы Снешко Илиадором Каспаровичем. 

Окончил Вологодскую гимназию; в 1911 году поступил на химическое отделение физико-математического факультета Петербургского университета. Ученик Л. А. Чугаева.  Чугаев Лев Александрович  вместе с  Ильей Ильичом Черняевым в декабре 1920 года он выехал на несколько месяцев в Вологду для чтения лекций в Институте народного образования и для участия в организации Вологодского государственного университета. Такую же командировку он получил и через год, чтобы продолжить курс своих лекций. Ему был выдан мандат на провоз в Вологду ящиков с химической посудой и реактивами.

Основные труды посвящены химии комплексных соединений платины и платиновых металлов, разработке методов их анализа и аффинажа. Выполнил (1915) исследование гидроксиламиновых соединений платины, на примере которых открыл (1926) закономерность транс-влияния (правило Черняева). Суть закономерности заключается в том, что реакционная способность заместителя во внутренней сфере комплексного соединения зависит от природы заместителя, находящегося в транс-положении по отношению к первому. В дальнейшем было показано, что эта закономерность выполняется для ряда соединений платины, палладия, родия, иридия и кобальта. Открыл явление перемены знака вращения плоскости поляризации оптически активными аминосоединениями платины при превращении их в амидо- или имидопроизводные. Предложил промышленные методы получения платины, осмия и рутения. Внёс вклад в изучение химии актиноидов.

 Венчался с Александрой Сергеевной Ошман 19 апреля 1915 году в Богородицкой Верхнедольской церкви городе Вологде .  Тесть помещику Сергею Федоровичу Ошман и его жена Параскева Семеновна (девичья фамилия ее Груздева и она родилась в деревне Хрустово Оларевской волости Вологодского уезда у кр- на Семена Андреевича Груздева  ) приходилась ему тещей.  Все дети у Параскевы Семеновны первоначально  рожденные до заключения церковного брака считались незаконорожденными . Это Мария (1885 г. р.), Сергей (1894 г. р.), Екатерина (1895 г. р.), Федор , Василий, Александра и Павел (1898 г. р.). Где Федор Сергеевич Ошман был аптекарским учеником и рождается дочь Лидия (1918 г. р). Дочь Александры Сергеевны от Ильи Черняева Ирина родилась 22 июня 1917 году. 

Сергей Федорович Ошман , как бывший помещик систематически преследовался новой советской властью за свой статус , который был закреплён за  его семьей до октябрьского переворота. Вместе с женой Параскевой Семеновной были лишены избирательных прав и постоянно ходатайствовал о смягчении наказания, где неоднократно писал письма в Москву.  Он даже был обвинен в мошенничестве . А в годы сталинских репрессий в 1937 году вместе с сыном Федором  был расстрелян, по так называемым сталинским спискам. Во время эпохи перестройки , он и его сын были реабилитированы. В 1881 году в списки дворян Вологодской губернии для выборов в губернское дворянское собрание внесены коллежский советник Фёдор Васильевич Ошман и его жена, Екатерина Яковлевна, имеющие 1187 десятин земли в Вологодском уезде. И они приходились родителями Сергею Федоровичу Ошману. А он сам был зарегистрирован в список избирателей 1906 году.

Черняев Илья Ильич  был легендарной исторической личностью тем , что  он внес большой вклад в разработку технологии веществ для оборонной промышленности , а это напрямую связано созданием и развитием фундамента ядерного щита страны. Такое движение обеспечило ядерный паритет советской стороны на международной арене. Старт работ по атомному проекту был дан распоряжением Государственного комитета обороны/ГКО СССР №2352-сс от 28 сентября 1942 г. «Об организации работ по урану», указавшего АН СССР на необходимость «возобновить работы по исследованию осуществимости использования атомной энергии путём расщепления ядра урана и представить ГКО к 1 апреля 1943 г. доклад о возможности создания урановой бомбы или уранового топлива». Следующим постановлением №2872-сс от 11 февраля 1943 г. «О мерах по успешному развитию работы по урану» ГКО объявлял о начале практических работ по созданию бомбы. Оба документа опирались на фундаментальные разработки отечественных и зарубежных учёных.

Конечная продукция завода “Б” являлась по определению исходной для предприятия, замыкавшего технологическую цепочку комбината  817 - химико-металлургического завода "В". Именно его работникам предстояло из концентрата плутония получить металл, а из него изготовить детали заряда РДС-1. Правда, такого названия на комбинате тогда не знали. Требования секретности налагали строгие запреты на всякую информацию о целях обшей работы. Но люди понимали, что участвуют в важном государственном деле. Это сознание придавало силы, помогало преодолевать большие трудности - ведь строительство и становление металлургического завода на комбинате проходили не менее драматично, чем создание там объектов "А" и "Б".

Первые распоряжения по созданию завода относятся к началу 1947 года, а в феврале 1949 года объект "В" уже начал свою производственную деятельность. За такой короткий срок технология металлургии плутония и его сплавов была отработана в научных лабораториях, передана на промышленное производство, освоена и успешно применена для изготовления первого отечественного атомного заряда. Пока на территории комбината, на месте бывшего склада боеприпасов у города Кыштым , строители готовили для нового объекта площадку, в Москве начинали свои исследования ученые, которым было дано правительственное поручение изучить свойства плутония и возможные методы его обработки.

Он начал преподавание в Санкт-Петербургском университете. В 1935 г. ему без защиты диссертации была присуждена сте­пень доктора наук.  Илья Черняев был академиком АН СССР и как раз в тот период почетным членом академии наук был избран вождь Сталин. 

22 декабря в Москве открылось торжественное общее собрание Академии наук СССР, повещенное развитию Марксистско-Ленинской теории в работе товарища И. В. Сталина. Старейший член Академии наук А. Н. Бах внес предложение об избрании Сталина почетным членом Академии наук СССР. Под бурные, долго несмолкающие аплодисменты присутствующих, это предложение принимается единогласно. 

Конечная продукция завода “Б” являлась по определению исходной для предприятия, замыкавшего технологическую цепочку комбината * 817 - химико-металлургического завода "В". Именно его работникам предстояло из концентрата плутония получить металл, а из него изготовить детали заряда РДС-1. Правда, такого названия на комбинате тогда не знали. Требования секретности налагали строгие запреты на всякую информацию о целях обшей работы. Но люди понимали, что участвуют в важном государственном деле. Это сознание придавало силы, помогало преодолевать большие трудности - ведь строительство и становление металлургического завода на комбинате проходили не менее драматично, чем создание там объектов "А" и "Б".

Первые распоряжения по созданию завода относятся к началу 1947 года, а в феврале 1949 года объект "В" уже начал свою производственную деятельность. За такой короткий срок технология металлургии плутония и его сплавов была отработана в научных лабораториях, передана на промышленное производство, освоена и успешно применена для изготовления первого отечественного атомного заряда. Пока на территории комбината, на месте бывшего склада боеприпасов у города Кыштым , строители готовили для нового объекта площадку, в Москве начинали свои исследования ученые, которым было дано правительственное поручение изучить свойства плутония и возможные методы его обработки.

В пуске Плутониевого комбината и получения плутония принимали непосредственное участие выдающиеся советские ученые, где был и Илья Ильич Черняев. Ход работ контролировал председатель Спецкомитета  при ГКО СССР Берия, приезжавший на комбинат.  С этим членом сталинского Политбюро у Ильи Ильича Черняева произошел памятный случай. Уходя после работы, Илья Ильич как-то раз по ошибке надел пальто Берии, висевшее рядом с его собственным и точно такое же на вид. Два дюжих охранника догнали академика и вернули в санпропускник, где его ожидал раздосадованный Лаврентий Павлович. На следующий день в лаборатории Черняев с юмором рассказывал, как он гулял в бекеше Берии. Но скоро ему стало не до смеха: долгое время учёного вызывали в компетентные органы и требовали от него объяснений.  К счастью, неприятных последствий этот случай не имел. А Берия был всевластным и  был по сути сердиным кардиналом партии, что от его решений многое зависело, где любая провинность могла быть наказана вплоть до репрессированного характера.  А такой инцидент не лицеприятный имел место с его коллегой по Академии Наук с Капицей. 

После очередного этапа работ по созданию атомной бомбы и ее успешного испытания постановлением Совмина СССР было принято решение о награждении собственными дачами ряда ученых, стоявших у истоков ядерных исследований. В тот список для получения дачи входил и Черняев, которую в дальнейшем продал Дмитрию Шостаковичу. В  ответ награжденные участники Атомного проекта 18 ноября 1949 года направили Сталину благодарственное письмо, в котором говорится: «Горячо благодарим Вас за высокую оценку нашей работы, которой Партия, Правительство и лично Вы удостоили нас». Среди подписавшихся был и Илья Ильич Черняев. 

РДС-1 – первая советская атомная бомба, работавшая на плутонии. Взрыв заряда, произведённый 29 августа 1949 г. на Семипалатинском полигоне, показал мощность 22 кт. Для первого подобного эксперимента была использована схема американского заряда «Fat Man/Толстяк», испытанного в Аламогордо и сброшенного затем на Нагасаки 9 августа 1945 г. В конце 1949 г. около 900 человек были награждены орденами за выдающиеся научные и технические достижения по использованию атомной энергии.

Однажды поздней осенью 1948 году Бочвар поручил срочно изготовить различные соединения плутония. Его, В.Б. Шевченко и И.И. Черняева вызвали с отчетом в Кремль к Сталину и нужно было продемонстрировать "живой" плутоний. Работа была очень сложной и кропотливой. В течение трех суток были изготовлены образцы таких соединений, как гидроксиды трех- и четырехвалентного плутония, пероксиды, оксалаты, сульфаты. Эти препараты в количестве 1-3 мг вносили капилляром через крохотные воронки в кварцевые ампулы объемом 0,5-2,0 мл, виртуозно изготовленные нашими стеклодувами, и запаивали. Для упаковки ампул в институте была изготовлена синяя бархатная шкатулка, обтянутая внутри белым шелком. В нее положили поистине сокровища -ярко-синие, зеленые, розовые, желтые ампулы. Торжественно вручили шкатулку Бочвару, Шевченко и Черняеву и проводили их до машины". (Из воспоминаний М.Е. Пожарской).

Илья Ильич Черняев также был номинантом на Нобелевскую премию по химии.  Агитировал  на предвыборном собрании за  кандидата в депутаты ВС РСФСР Молотова В. М . Говоря политическим языком, он вел избирательную кампанию в поддержку министра иностранных дел Молотова . Сотруд­ники Ильи Ильича все­гда под­чер­ки­вали его доступ­ность в обще­нии, откры­тость в обсуж­де­нии науч­ных про­блем, уме­ние отменно шутить даже в самых слож­ных ситу­а­циях. Особо цени­лись его акку­рат­ность и точ­ность в экс­пе­ри­мен­тах. Именно потому дру­зья звали его «хими­че­ским хими­ком высо­кой чистоты». До послед­них дней своих он оста­вался пред­се­да­те­лем Мос­ков­ского отде­ле­ния ВХО им. Д.И. Мен­де­ле­ева и глав­ным редак­то­ром изда­ния «Жур­нал неор­га­ни­че­ской химии». Был удостоен Сталинских премий (1946, 1949,1951, 1952 годов), премии имени Писаржевского, награжден четырьмя  ордена Ленина и двумя орденами Трудового Красного Знамени. В 1938 и 1939 гг. был премирован Президиумом АН СССР за работы по аффинажу благородных металлов.

Илья Ильич Черняев участвовал в совещании по химии комплексных соединений , состоявшийся в Москве ноябре 1944 года , на котором единогласно было одобрено избрать в почетный президиум Политбюро ЦК ВКП (б) во главе со Сталиным.  Он блажил Сталина и существующие исполнения , которые были в то время и не видел себя вне системы науки , так и фактур из режима  сталинских . 

 С 1979 все последующие совещания принято именовать «Черняевскими в честь особых заслуг академика Ильи Ильича Черняева, крупнейшего специалиста в области химии комплексных соединений металлов платиновой группы». С 2006 года совещание получило название Международная Черняевская конференция по химии, аналитике и технологии платиновых металлов. Имел членский билет Всесоюзного общества по распространению политических и научных знаний. 

Он мог цитировать целыми страницами своих любимых поэтов, особенно Пушкина или Блока.

Ему принадлежит фраза сказанная им на пятом Всесоюзном совещании по анализу благородных металлов: “Будет атомная война или ее не будет, все равно будем заниматься платиновыми металлами. ”

В одном из выступлений 50-х годов Илья Ильич сказал: «нигде за рубежом за последние годы в области комплексных соединений не произведено исследований, по масштабу сколь­ко-нибудь сравнимых с нашими. Причина заключается не в том, что эта область не имеет теоретического интереса, а скорее в отсутствии у других школ руководящей идеи, что затрудняет осуществление синтезов и даже делает их практически невоз­можными. 

Именем Черняева названа специализированная аудитория в РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина. В Вологде на зда­нии быв­шей клас­си­че­ской гим­на­зии в память о нем уста­нов­лена мемо­ри­аль­ная доска.

Личный фонд академика Черняева Ильи Ильича поступил в Академию наук от его внука Льва   Александровича Черняева и также от сотрудницы Назаровой . В личном фонде есть не только письма своей жене Александре Сергеевне , но и научные его труды и командировки на международные съезды, а также иная информация. Была внучка и Наталия.

 Он был награждён медалями «За доблестный труд в Великой Отечественной войне 1941–1945 гг.» и «В память 800-летия Москвы». Премия имени Л. А. Чугаева АН СССР (1971, посмертно). Он был почетный ветеран труда. Имел членский билет в дом учёных. Он был участником Международного симпозиума в Карловых варах.