В политику пришел в 2004 г., примкнув к партии «Свобода». Интересно, что Андрей Ильенко только через год официально вступил в эту партию, после того, как ему исполнилось восемнадцать лет.

В 2006 г. у него произошло продвижение по партийной линии. В течение четырех лет замещал председателя столичной «Свободы». В 2010 г. стал доверенным лицом Олега Тягнибока, когда тот решил участвовать в выборной гонке и надеялся стать президентом страны. Также в 2010 г. преуспел в организации уличных пикетов, направленных против незаконной миграции. Андрей Ильенко настолько увлекся этим делом, так сумел организовать протестное движение, что эти акции вошли в историю как крупнейшие на юго-востоке страны. Протестными мероприятиями до сих пор гордятся националисты этого государства.

В 2010 г. его ожидали серьезные успехи на политическом поприще. Он стал депутатом Киевского облсовета. Спустя несколько месяцев (с сентября 2010 г.) возглавил столичное отделение «Свободы».

В 2012 и 2014 гг. избирался нардепом в ВР. Оба раза – от партии «Свобода», членом которой он являлся.