После окончания МГУ Эвальд Васильевич решил продолжить научную и философскую работу в стенах университета. В 1953 году он защитил кандидатскую диссертацию «Некоторые вопросы материалистической диалектики в работе К. Маркса „К критике политической экономии“», которая фактически дала начало выделению диалектической логики как направления марксистско-ленинской философии. В том же году он стал младшим научным сотрудником Института философии Академии наук СССР. Ильенковым был написан ряд работ, посвященных истории и теории диалектики, которые были отмечены Премией имени Н.Г. Чернышевского.

В своих трудах Эвальд Васильевич подробно разработал метод восхождения от абстрактного к конкретному, который стал одним из важнейших инструментов диалектической логики как метода познания. Помимо того, он занимался исследованием идеального, остававшегося одной из неразвитых составляющих марксистско-ленинской философии, а также отстаивал идею о тождестве бытия и мышления. Огромное внимание Эвальд Ильенков уделял психологии и педагогике: совместно с Александром Мещеряковым он занимался воспитанием четырех слепоглухонемых детей, которые благодаря педагогической работе Ильенкова и Мещерякова сумели успешно окончить школу и Московский государственный университет, а один из учеников впоследствии защитил кандидатскую и докторскую диссертации («Загорский эксперимент»).

Великого советского философа Эвальда Васильевича Ильенкова не стало 21 марта 1979 года в возрасте 55 лет. Его философские труды представляют собой выдающуюся ценность, являясь уникальной попыткой дополнения и актуализации учения Карла Маркса в Советском Союзе в 1950-е – 1970-е годы.