Командир пулемётного взвода 957-го стрелкового полка (309-я Пирятинская стрелковая дивизия, 40-я армия, Воронежский фронт), младший лейтенант, Герой Советского Союза (1943)
Родился 27 июля 1924 года в семье рабочего в деревне Чуваши Вятской губернии (ныне – Кирово-Чепецкий район Кировской области). В 1939 году окончил среднюю школу в г. Кирове и поступил в Кировский механико-технологический техникум. В начале Великой Отечественной войны обратился в военкомат с заявлением о добровольном вступлении в Красную Армию, но ему было отказано из-за очень малого роста (150 сантиметров). Продолжил учебу в техникуме, окончил 2 курса.
В августе 1942 года всё-таки был призван в Красную Армию (а вырос он очень быстро на фронте, к концу войны стал одним из самых высоких бойцов в своём взводе). В мае 1943 года окончил Рязанское пулемётное училище, размещавшееся в городе Касимов Рязанской области. Сразу был направлен в действующую армию, с июня 1943 года командир пулемётного взвода 1000-го стрелкового полка 309-й стрелковой дивизии 40-й армии Воронежского фронта. Однако начало боевого пути оказалось неудачным – на четвёртый день своего пребывания на фронте был ранен. В начале сентября 1943 года после излечения вернулся в строй, назначен командиром пулемётного взвода 957-го стрелкового полка в той же 309-й стрелковой дивизии 40-й армии на Воронежском фронте.
Младший лейтенант И. Д. Лимонов проявил исключительные мужество и героизм при форсировании Днепра. В ночь на 24 сентября 1943 года в составе передового батальона полка его взвод приступил к переправе в районе сёл Балык и Щучинка (ныне Балыко-Щучинка) Кагарлыкского района Киевской области. Переправа началась трагически: немцы ожидали её на данном участке и открыли шквальный артиллерийско-миномётный огонь по переправлявшимся на лодках и плотах советским бойцам. Большая часть передового отряда погибла в водах Днепра. Однако уцелевшие и добравшиеся до западного берега бойцы выбили противника из прибрежных окопов, вклинились в его оборону и заняли высоту. Из почти 500 человек после форсирования и ночного боя, оборону заняли только 85.
С утра 24 сентября 1943 года немецкие войска начали непрерывный пулемётно-миномётный обстрел рощи, а затем начались атаки. При отражении первой атаки врага погиб командир роты и его заменил младший лейтенант И.Д. Лимонов. За первый день боя отражено 6 атак и рубеж был удержан. За сутки 25 сентября отбили ещё 5 атак. К ночи рубеж обороны держали 12 здоровых и 30 раненых красноармейцев, но плацдарм был сохранён.
За образцовое выполнение боевых заданий в борьбе с немецко-фашистскими захватчиками и проявленные при этом отвагу и мужество указом Президиума Верховного Совета от 23 октября 1943 года младшему лейтенанту Лимонову Илье Дмитриевичу присвоено звание Героя Советского Союза с вручением ордена Ленина и медали «Золотая Звезда» (№ 5813).
После получения высшей награды Родины участвовал в Киевской наступательной, Киевской оборонительной, Житомирско-Бердичевской, Уманско-Ботошанской наступательных операциях. Был ранен вторично. Из госпиталя был направлен командиром пулемётного взвода в другую армию. В начале 1945 года освобождал Восточную Пруссию. Там получил своё третье тяжелое ранение. Победу встретил в госпитале, а в мае 1945 года уволен в запас по состоянию здоровья.
Техник-лейтенант (1954). Награждён орденами Ленина (23.10.1943), Отечественной войны 1-й степени (11.03.1985), медалью «За боевые заслуги», другими медалями.
Вернулся в Киров, продолжил прерванную войной учёбу и в 1948 году окончил Кировский механико-технологический техникум. С 1948 года работал механиком цеха на Кировском шинном заводе. В 1950 г. И. Д. Лимонов на физико-математический факультет Кировского государственного педагогического института. С июня 1951 года как офицер запаса направлен на строительство объектов атомной промышленности – Сибирского химического комбината в городе Томск-7 (работал прорабом дорожно-строительного участка главного управления механизации Управления исправительно-трудовых лагерей на строительстве № 601). По состоянию здоровья в 1955 году был уволен в запас.
С 1970 по 1975 гг. учился на заочном отделении физико-математического факультета Томского государственного педагогического института и окончил его с отличием, работал в городском комитете образования.
Скончался 4 июля 1991 года. Похоронен на Аллее Славы городского кладбища в г. Северске Томской области.
Мемориальные доски в честь Героя установлены в г. Кирове на здании Вятского государственного гуманитарного университета (ныне Вятский государственный университет) и в городе Северске Томской области на доме, в котором он жил.