La eclosión del joven centrocampista guipuzcoano (Motrico, 8 de marzo de 1990) ha sido tan espectacular como inesperada, porque aunque siempre fue un jugador de calidad nada hacía prever hasta la pasada temporada que su talento seduciría a Europa y a un club tan poderoso como el Real Madrid.

Su éxito viene indefectiblemente asociado al nombre de Philippe Montanier, el técnico francés que llevó a la Real a clasificarse para la Liga de Campeones y que además, de forma indirecta, ha dejado una lluvia de millones con su trabajo con los jugadores de casa como el propio Illarramendi, Iñigo Martínez o Imanol Agirretxe, a los que ha revalorizado de forma exponencial.

Illarramendi ya destacó en las categorías inferiores de la Real y fue Martín Lasarte quien le daría algunos minutos en el primer equipo el año en el que la Real regresaba a la máxima categoría (2010).El 23 de enero de 2011 debutaría en Primera ya de la mano de Montanier, pero en su primera temporada en el equipo, aunque dejó patente su gran nivel, alternaba suplencias y titularidades.El gran cambio llegó en el segundo año con el entrenador francés, cuando las sesiones técnicas y las exigencias físicas de Montanier y de su segundo, Michel Troin, comenzaron a dar sus frutos y se destapó su talento desbordante.

Titular indiscutible en la mejor Real de los últimos años, su presencia en el campo pasó a ser determinante y obligada si la Real quería ganar, de forma que se forjó una leyenda de insustituible porque en los seis partidos en los que las lesiones o sanciones le impidieron estar en el campo la Liga anterior, la Real sólo pudo vencer en una ocasión.

A finales de 2012 la dirección deportiva del club realista ya fue consciente de que tenía un auténtico diamante al que había que custodiar y le ofreció la renovación más larga de la plantilla con un contrato hasta 2018 y una cláusula acorde a su calidad de 30 millones de euros, que ha generado a la postre el mayor ingreso por una salida de un jugador realista en la historia del club con los casi 40 millones que deberá pagar el club blanco, impuestos incluidos.Con la selección española sub-21 la trayectoria de Illarramendi ha sido paralela a su progresión en la Real, comenzando a frecuentar la Rojita en 2011.