Илья Грингольц родился в 1982 году в Ленинграде. Обучался в ленинградской ДМШ №11 (класс скрипки Татьяны Либеровой, класс композиции Жанны Металлиди), затем в нью-йоркской Джульярдской школе (класс Ицхака Перлмана). В 1998 году одержал победу на Международном конкурсе имени Никколо Паганини в Генуе, получив помимо высшей награды два специальных приза – за лучшую интерпретацию каприсов Паганини и как самый молодой победитель за всю историю конкурса.
С тех пор артист активно гастролирует по всему миру. Он выступал на многих крупнейших сценах с ведущими оркестрами под управлением выдающихся дирижеров, таких как Юрий Темирканов, Василий Синайский, Владимир Юровский, Клаудио Аббадо, Даниэль Баренбойм, Курт Мазур, Мстислав Ростропович, Зубин Мета, Роджер Норрингтон, Рафаэль Фрюбек де Бургос, Неэме Ярви, Илан Волков, Олег Каэтани, Осмо Вянскя. Принимал участие в престижных фестивалях: в Люцерне, Кухмо, Вербье, Кольмаре, Зальцбурге, Монте-Карло, Базеле, Милане, Лондоне (BBC Proms), Милане, Бухаресте (имени Джорджа Энеску), Гштааде (Фестиваль Иегуди Менухина), Эдинбурге, Рисёре, Церматте, Санкт-Петербурге и других.
В числе партнеров скрипача по ансамблю – Юрий Башмет, Петр Лаул, Давид Кадуш, Александр Маджар, Линн Харрелл, Итамар Голан, Максим Венгеров, Николас Альтштедт, Андреас Оттензамер, Антуан Тамести, Йорг Видман, Джеймс Бойд, Кристиан Полтера и другие известные музыканты. В 2008 году музыкант организовал и возглавил струнный «Грингольц-квартет». Артист уделяет большое внимание редко звучащим произведениям и современной музыке, а также исторической исполнительской практике. Является первым исполнителем посвященной ему Скрипичной сонаты Питера Максвелла Дэвиса, а также сочинений Огасты Рид Томас, Кристофа Бертана, Микаэля Жарреля, Альберта Шнельцера, Бернарда Ланга. В 2010 году на фестивале в Вербье он исполнил с японским клавесинистом Масааки Судзуки все скрипичные сонаты Баха. Сотрудничает с Финским барочным оркестром и ансамблем Arcangelo.
Записи музыканта выпущены компаниями Deutsche Grammophon, BIS, Hyperion, Onyx, Orchid Classics. Диск с камерной музыкой Танеева (Фортепианный квинтет и Фортепианное трио), записанный с Михаилом Плетневым, Вадимом Репиным, Нобуко Имаи и Линном Харреллом, был удостоен премии журнала Gramophone. Альбом виртуозных пьес Генриха Вильгельма Эрнста был отмечен как «выбор редактора» этого же издания. Диск с произведениями Вальтера Браунфельса и Рихарда Штрауса («Грингольц-квартет» и Давид Герингас) завоевал премию ECHO Klassik. В дискографии музыканта также записи произведений И. С. Баха, Прокофьева, Сибелиуса, Чайковского, Шостаковича, Шумана, Брамса, каприсы Паганини, концерты Танеева, Аренского, Дворжака, Вайнберга, Корнгольда, Адамса и другие. В 2018 году состоялся релиз второго альбома из полного собрания скрипичных сочинений Стравинского (с Симфоническим оркестром Галисии под управлением Димы Слободенюка).
В числе важнейших событий сезона 2019/20 – участие в фестивале имени Джордже Энеску в Бухаресте (со Скрипичным концертом Микаэля Жарреля), выступления с Симфоническим оркестром Баварского радио, Шотландским симфоническим оркестром Би-би-си, Будапештским фестивальным оркестром, Филармоническим оркестром Нидерландского радио, Филармоническим оркестром Хельсинки, Оркестром Тосканы, Оркестром Норвежского радио (NRK). Весной 2020 года Илья Грингольц станет артистом-резидентом фестиваля «Музыкальные дни в Баденвайлере» (Badenweiler Musiktage), Германия.
Илья Грингольц – профессор Университета искусств Цюриха и приглашенный профессор Королевской Шотландской академии музыки в Глазго. Играет на скрипке работы Джузеппе Гварнери «дель Джезу» (1742–1743) из частной коллекции.