Третий член экипажа стратостата «Осоавиахим-1», достигшего рекордной высоты – 22 км. Погиб при его падении.
Детские и юношеские годы Илья Усыскин провел в Пензе. Учился в школе имени В.Г. Белинского, которую окончил в 1926 году. Высшее образование получил в Ленинградском физико-техническом институте и в Московском институте имени Баумана. Был учеником академика А.Ф. Иоффе. С 1932 года – доцент Ленинградского физико-технического института.
Одним из первых ученых приступил к исследованиям космических лучей. Создал для этих целей специальный прибор, который испытал во время полета на стратостате «Осоавиахим-1».
Награжден орденом Ленина. Захоронен в Кремлевской стене. В 1995 году администрация пензенской классической гимназии № 1 учредила премию имени И.Д. Усыскина в области физико-математических наук гимназистам по итогам года.