31 марта 1894 года в деревне Дилялево Вологодской губернии в семье крестьянина Владимира Ивановича Ильюшина и его жены Анны Васильевны родился сын Сергей. В семье Ильюшиных было одиннадцать детей, из них выжили и выросли девять (двое умерли в младенчестве).

Сергей закончил начальную земскую школу в селе Березняки (в двух с половиной километрах от Дилялево).