Ilmonen on suomalainen sukunimi, joka on muun muassa seuraavilla henkilöillä:
Anneli Ilmonen (o.s. Aho, 1940–2024), museonjohtaja ja museoneuvos Kaj Ilmonen (1944–2007), sosiologi Kari Ilmonen (s. 1956), runoilija, lauluntekijä ja muusikko Kristiina Ilmonen (s. 1966), kansanmuusikko ja kansanmusiikin professori Salomon Ilmonen (1871–1940), amerikansuomalainen pappi ja suomalaissiirtolaisten historian kokooja Toni Ilmonen (s. 1977), koripalloilija.