1975 yılında Ağrı’da doğdu. İlkokulu Ağrı’nın Tutak ilçesinde, ortaokul ve lise öğrenimini ise Van Atatürk Lisesi’nde tamamladı. 1993 yılında Van Yüzüncü Yıl Üniversitesi Fen-Edebiyat Fakültesi Kimya Bölümü’nden derece ile mezun oldu. Aynı yıl, Dumlupınar Üniversitesi Fen-Edebiyat Fakültesi Kimya Bölümü’nde Araştırma Görevlisi olarak akademik kariyerine başladı. Daha sonra 1997 yılında Atatürk Üniversitesi Fen Fakültesi Kimya Bölümü’ne Araştırma Görevlisi olarak atandı. Aynı kurumda 2002 yılında Dr. Öğr. Üyesi, 2007 yılında Doçent Doktor ve 2012 yılında ise Profesör Doktor unvanlarını aldı.
2 Haziran 2012’de Cumhurbaşkanımız Sayın Recep Tayyip Erdoğan tarafından Türkiye Bilimler Akademisi’ne (TÜBA) Asosiye Üye olarak atandı. 26 Aralık 2020 tarihinde gerçekleştirilen 57. TÜBA Genel Kurul Toplantısı’nda ise TÜBA Asli Üyesi olarak seçildi ve halen bu görevine devam etmektedir.
16 Aralık 2023 tarihinde, Cumhurbaşkanımız Sayın Recep Tayyip Erdoğan’ın himayelerinde gerçekleştirilen İlim Yayma Vakfı Ödül Töreni’nde “Mühendislik, Doğa ve Sağlık Bilimleri Ödülü”ne layık görüldü. 26 Aralık 2023 tarihinde ise yine Cumhurbaşkanımız Sayın Recep Tayyip Erdoğan tarafından takdim edilen “100. Yıl TÜBİTAK Bilim Ödülü”nü kazandı. 26 Şubat 2024 tarihinde ise Uluslararası “37. Khwarizmi International Awards (KIA)” ödülünü aldı.
2009-2023 yılları arasında Atatürk Üniversitesi tarafından verilen Bilim-Teşvik Ödülleri’nde ilk sıralarda yer aldı. Ayrıca her yıl açıklanan “Dünyanın En Etkili Bilim İnsanları” listesinde, Türkiye’den ve Dünya’dan farklı disiplinlerde ilk sıralarda yer buldu.
Science Citation Index (SCI) kapsamındaki yüksek etkili akademik dergilerde 600 civarında bilimsel makalesi yayımlandı ve bu yayınlarına 45.000’den fazla atıf yapıldı. Türkiye’nin en fazla atıf alan akademisyenlerinden biri olarak Web of Science verilerine göre 120 h-indeksine sahiptir. “Highly Cited Researchers” kapsamında 2014, 2016 ve 2018 yıllarında dünyada en fazla atıf alan Türk bilim insanlarından biri oldu ve aynı yıllarda Suudi Arabistan Krallığı’ndaki King Saud Üniversitesi’nde “Distinguished Scientist Fellowship Program (DSFP)” kapsamında bilimsel danışmanlık yaptı.
Prof. Dr. İlhami Gülçin, ulusal ve uluslararası düzeyde düzenlenen pek çok bilimsel kongre ve sempozyuma davetli konuşmacı olarak katıldı, bu kongre ve sempozyumlarda yaklaşık 400 bilimsel bildiri yayınladı. Akademik danışmanlık faaliyetleri kapsamında ise 25’i doktora olmak üzere toplamda 50 öğrenciye danışmanlık yaptı.
2008-2012 yılları arasında Ağrı İbrahim Çeçen Üniversitesi Sağlık Yüksekokulu Müdürlüğü ve Fen-Edebiyat Fakültesi Dekan Vekilliği görevlerinde bulundu. Rektörlük ataması yapıldığında ise Atatürk Üniversitesi Fen Fakültesi Dekan Vekilliği görevini sürdürmekteydi.
9 Nisan 2025 tarihi itibarıyla Cumhurbaşkanımız Sayın Recep Tayyip Erdoğan tarafından Ağrı İbrahim Çeçen Üniversitesi Rektörlüğü görevine atandı.