V letech 1918-22 se vyučil fotografem u Václava Horna v Plzni.
Na začátku své kariéry působil v agentuře Centropress jako reportér, od roku 1927 byl vedoucím jeho fotoateliéru.
Od roku 1931 spoluvlastnil s Alexandrem Paulem (1907 v Rakovníku – 1981 v Praze) a Pavlem Altschulem (1900 v České Skalici – 1944 v Terezíně) agenturu Press Photo Service.
Tu po třech letech opustil Pavel Altschul, aby se cele věnoval vydávání ilustrovaného časopisu Světozor, který se pod jeho vedením přetransformoval ze zábavného rodinného listu na týdeník věnovaný sociálním reportážím, zprávám o nástupu nacismu v Německu i o moskevských stalinistických procesech; orientoval se také na propagaci avantgardních uměleckých směrů.
Agentura se v roce 1939 přejmenovala na „Illek a Paul“. Ať už pod jedním nebo druhým jménem patřila ve 30. a 40. letech k nejvýznamnějším českým studiím, které do značné míry udávalo tón v užité a reklamní fotografii a ve snímcích památek. V agentuře pracovali významní fotografové, třeba Vilém Heckel, Jindřich Brok, Fred Kramer, Dagmar Hochová nebo Lumír Rott.
V roce 1948 byla firma zrušena, přičemž spolupráce Paula s Illkem pokračovala až do roku 1956. Pak se František Illek – od roku 1949 byl členem Svazu československých výtvarných umělců – živil jako samostatný fotograf.
Illek byl zpočátku sportovním reportérem, později se – snad vzhledem ke svému tělesnému postižení – specializoval na fotografování skla a keramiky (např. pro Družstevní práci). Proslulé jsou jeho snímky architektury, vyznačující se smyslem pro svébytnost jednotlivých stylů. Zvládal romantizující záběry klasických stavebních prvků stejně jako moderní fotografické pojetí architektury avantgardní.
Věnoval se i fotografii divadelní, na svém kontě má i několik knih o výtvarném umění.
Po přechodu k volné tvorbě v padesátých letech vytvořil řadu krajin velebících rodnou zemi. Tyhle trochu staromódní, romantizující a zároveň technicistní čisté fotografie, skvěle řemeslně zvládnuté, připomínají klasické krajinomalby. Výtvarná členitost polí, jemné přechody motivů a dramatická obloha jsou typickými prvky těchto do detailu propracovaných fotografických obrazů.
František Illek zemřel 17. června 1969 v Praze.
O rok později byla v pražské výstavní síni Fotochema uspořádána jeho velká souhrnná výstava.
Zdroje: Věra Matějů, Svaz českých fotografů; Wikipedie; Antonín Dufek, Encyklopedie českých a slovenských fotografů, 1993