Ivo nasce a Ripatransone nel giugno del 1882 ma la sua famiglia si trasferì a Roma nel 1887, al seguito del padre funzionario statale.
Dopo gli studi nella capitale si appassiona precocemente alle arti dello spettacolo, divenendo allievo del prestigiatore e regista francese: Gaston Vellè, che dal 1906 divenne direttore della "Cines", una delle prime case cinematografiche specializzata nella produzione e distribuzione di film. Grazie a lui e alla grande professionalità e creatività dei tecnici francesi che vi lavoravano, Illuminati iniziò ad affinare le sue qualità e a scoprire i segreti delle luci di scena quando, ai tempi, veniva utilizzata per la maggiore, la luce al naturale.
Nel periodo che va dal 1902 al 1913, forte delle nozioni acquisite su innumerevoli set cinematografici, Ivo diresse un buon numero di cortometraggi sul nascente cinema di soggetto, con queste "piccole" produzioni lavorarono con lui molte attrici che sarebbero diventate le prime dive del cinema italiano. Ma il vero esordio di Illuminati avvenne nel 1914, non come regista bensì come attore.
Recita infatti con Emilio Ghione, uno degli artisti del cinema muto più in voga, il titolo della pellicola era "Gespey ovvero Fantino e Gentiluomo", sempre in quell'anno però fece anche esordio dietro la macchina da presa, con "La Fanciulla di Capri" ed altri due lavori che lo portarono rapidamente alla ribalta: "Una Donna" e "Mamma Perdona". La definitiva consacrazione viene col film "Leda innamorata", con Leda Gys attrice molto in voga in quei decenni, seguiranno "Sotto l'ala della morte","La raffica", "I re le torri gli alfieri" nel 1916 e nel 1917: "Emir cavallo da circo". Queste ultime due opere verranno annoverate tra le sue migliori, decisivo sarà l'incontro con Lucio D'Ambra e con la prestigiosa casa di produzione Medusa, altro grande successo in quegli anni è "Automartirio", del 1917.
Iniziò per il regista marchigiano un intenso periodo di produzione anche se la critica non gli risparmiava osservazioni alquanto severe, soggetti anche a censura i film "La vita è fumo", "Tombola" e La Stirpe. Gli anni venti furono un periodo burrascoso, sia per l'avvento del sonoro che lo trovò impreparato, sia per la prematura scomparsa dell'attrice Margherita Soave, per la quale aveva girato tre pellicole ed a cui era profondamente legato. Gira nel 1921 "Selika", ritrovato negli anni scorsi presso la Cineteca Nazionale di Roma.
Con l'avvento del regime fascista, Illuminati già in difficoltà e non particolarmente amato dal Minculpop, il Ministero della Cultura Popolare, intraprese una nuova vita artistica e si adattò a lavorare come aiuto regista, nel 1935 curò comunque la sceneggiatura di "Aria del Continente", film di Gennaro Righelli e nel 1938 con "Giuseppe Verdi" di Carmine Gallone, premiato alla Mostra del Cinema di Venezia. La sua ultima produzione fu nel 1941 con "Il Vetturale del San Gottardo".
Dal 1928 al 1933, nonostante tutto, diventa direttore della sede romana dell'Istituto Nazionale L.U.C.E e nel 1929 viene nominato anche Socio Onorario del Comitato "Re e Patria", già "Cavaliere dell'Ordine della Corona d'Italia" nell'aprile del 1930, viene nominato "Ufficiale" dell'stesso Ordine. Nel 1932 gli fu conferita la "Medaglia d'oro della Croce Rossa dei benemeriti per la propaganda", dal 1947 al 1952 insegnò recitazione, dizione e tecnica cinematografica all'Accademia dei Filodrammatici di Milano; svolse anche un attività giornalistica su diversi quotidiani e periodici nazionali riguardanti lo spettacolo.
Si spense a Roma nel settembre del 1963, dove aveva trascorso quasi tutta la sua esistenza ed aveva svolto le sue attività, fu ricordato in molte occasioni, come nel 1994 dal Museo Internazionale del Cinema e dello Spettacolo, in occasione della XIII Settimana Internazionale del cinema muto, dove venne allestita una mostra, inaugurata alla presenza di due delle sue figlie. Ancora nel 2000, nell'opuscolo della "XIX Settimana Internazionale del Cinema Muto", Illuminati viene menzionato come pioniere del cinema ingiustamente trascurato.