1 Nisan 1955'te Bursa'da dünyaya gözlerini açtı.
1969 yılında ortaokul son sınıftayken, okul orkestrasının solisti olarak müziğe ilk adımını attı.
1970 yılında Milliyet Gazetesi'nin düzenlediği liselerarası müzik yarışmasında Meltemler adını verdikleri orkestraları ile Marmara Bölgesi birincisi oldu. Meltemler ile 1970 - 1973 yılları arasında Bursa Çelik Palas Oteli ve Uludağ'daki çeşitli otellerde dans müziği şarkıcılığı yaptı.
1973 yılında kendi imkanları ile Diskotür firmasına yaptığı ilk 45'liği "Birleşsin Bütün Eller - Bazen Neşe Bazen Keder" ile beklediği başarıyı yakalayamadı. Plak firmasının bestelerini başka sanatçılara söyletme isteğini geri çevirdikten sonra yapmış olduğu ikinci 45'liği "Yazık Oldu Yarınlara - Haydi Sil Gözlerini" genç sanatçıyı bir anda en popüler sarkıcı konumuna getirdi.
1975 yılında yayınlanan üçüncü 45'liği "Anlasana" ile de başarısını devam ettirdi. 1976 yılında yayınladığı dördüncü 45'liğinde Tanrı'yı sorguladığı "Kuklacı Amca" 45'liği gelen baskılar sonucunda plak şirketi tarafından piyasadan toplatıldı. 1976 yılında ilk LP çalışması olan "İlhan İrem 1973-1976" yayınlandı. "Üzülme Dostum", "Havalar Nasıl", "Ayrılık Akşamı", "Sensiz de Yaşanıyor", "Bal Ağızlım" gibi her yaptığı 45'lik liste başı oldu 1973-1981 yılları arasında toplam 10 adet 45'liği yayınladı.
1979 yılında yayınladığı senfonik yapıdaki "Sevgiliye" LPsi ile ilk defa akademik bir çalışmayla müzik yaşamında yeni bir yola saptı. "Sevgiliye" albümünde ilk defa kendi yazdığı sözler dışında bir Nazım Hikmet şiiri olan "Hoşgeldin"i besteledi ve seslendirdi. "Bir Yıldız" adlı bestesi 1979 Eurovision Türkiye finaline kaldı ama yarışamadan askere alındı. 1981 yılında askerliğinde yaptığı bestelerden oluşan "Bezgin" yayınlandı. 1983 yılında yedi yıllık bir çalışmanın ürünü olan ve sanatçının kendisi tarafından "Rock senfonisi" olarak adlandırılmış üçlemesi "Pencere... Köprü... Ve Ötesi..." sırayla yayınlanmaya başlandı.
2000 yılında eski çalışmaları olan "Bezgin", "Pencere... Köprü... Ve Ötesi..." albümleri, bazı bölümleri yeniden mix edilmiş orijinal kayıtlarıyla "Bezginin Gizli Mektupları", "Uçuk Mavi Pencere", "Bulutlara Köprü", "Düşler ve Ötesi" isimleriyle tekrar piyasaya çıktı.
2001 yılında en son çalışması "Seni Seviyorum" yayınlandı.
Orta Doğu Teknik Üniversitesi psikoloji mezunu olan eşi Hansu İrem ile 1 Ekim 1991 tarihinde evlenen İrem'in son dönem eserlerinin pek çoğunun şiirlerini eşi yazmakta, aynı zamanda albümlerinin kapak fotoğraflarını çekmektedir.
Hansu İrem aynı zamanda İlhan İrem'in sanat yönetmenliğini yapmaktadır.
