Rodio se u Zagrebu 16. kolovoza 1928. Gimnaziju je završio u Slavonskom Brodu 1947, diplomirao je fiziku na Prirodoslovno-matematičkom fakultetu u Zagrebu 1951., a doktorirao eksperimentalnu nuklearnu fiziku u Birminghamu 1954.

Ksenofont Ilakovac je 1951. postao asistent Ivana Supeka u Zavodu za teorijsku fiziku PMF-a i bio njegov blizak suradnik kod ustrojavanja Instituta Ruđer Bošković. Ondje je od 1956. bio voditelj Nuklearno-strukturne grupe, od 1957. pročelnik Odjela nuklearne fizike, a od 1964. do 1967. pročelnik Odjela za nuklearna i atomska istraživanja. U Institutu je utemeljio Laboratorij za elektroslabe interakcije.

U Fizičkom zavodu PMF-a predavao je od 1956., od 1964. kao izvanredni profesor, a od 1973. kao redoviti. Bio je pročelnik Fizičkog odjela od 1968. do 1970. i predstojnik Fizičkog zavoda od 1984. do 1992. Predavao je i nakon umirovljenja 1998. kad postaje professor emeritus. Na PMF-u je 1991. osnovao Laboratorij za atomsku i nuklearnu spektroskopiju, a kao voditelj od 1971. do 1983. preustrojio je poslijediplomski studij fizike u okviru Sveučilišta u Zagrebu.

Bio je i gost profesor na University of Washington u Seattleu od 1962. do 1964.

Akademik Ksenofont Ilakovac bio je redoviti član HAZU od 1991., a izvanredni član od 1975. Od 2001. do 2003. bio je tajnik Razreda za matematičke, fizičke i kemijske znanosti.

Glavno je područje njegova istraživanja nuklearna i atomska fizika. Suotkrivač je međudjelovanja neutron-neutron u konačnom stanju reakcije D(n, p)2n i prvog određivanja n-n duljine raspršenja. Prvi je u Hrvatskoj pokrenuo istraživanja nuklearnih reakcija s tri tijela u konačnom stanju i dvokvantnih raspada. Otkrio je rezonantni učinak u dvojnim rendgenskim raspadima.

Bio je član Savezne komisije za nuklearnu energiju i predsjednik Komisije za fiziku od 1967. do 1969.