2001’de Marmara Üniversitesi Tarih Bölümü’nde lisansını, 2003’te “Altın Orda - İlhanlı Münasebetleri” başlıklı tezle yüksek lisansını ve 2008’de “Altın Orda ve Rusya: Rusya Üzerindeki Türk-Tatar Etkisi” başlıklı tezle doktorasını tamamladı. 2012’de doçent, 2017’de profesör oldu. Rusça, İngilizce, Farsça ve çeşitli Slav ve Türk lehçelerini bilen Kemaloğlu, 2004-2008 yılları arasında Avrasya Stratejik Araştırmalar Merkezi (ASAM)’nde Rusya-Ukrayna Masası’nda görev yaptı. 2009-2012 yılları arasında Milli Güvenlik Kurulu Genel Sekreterliği’ne bağlı Ermeni Araştırmaları Grubu’nun projesi çerçevesinde TC Başbakanlık Atatürk, Kültür, Dil ve Tarih Yüksek Kurumu Türk Tarih Kurumu’nda çalıştı. 2009-2013 yılları arasında Dışişleri Bakanlığı tarafından desteklenen Orta Doğu Stratejik Araştırmaları Merkezi (ORSAM)’nde Avrasya Danışmanı olarak görev yaptı. 2013-2020 yılları arasında Mimar Sinan Güzel Sanatlar Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi Tarih Bölümü Öğretim Üyesi olarak çalıştı. 2020’den itibaren Marmara Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi Tarih Bölümü Öğretim Üyesi olarak görev yapmaktadır. Ayrıca Yeditepe Üniversitesi’nde de ders vermektedir. 2013 ve 2018 yıllarında Kemaloğlu, arka arkaya iki kez TC Başbakanlık Atatürk, Kültür, Dil ve Tarih Yüksek Kurumu Türk Tarih Kurumu Bilim Kurulu’na aslî üye seçildi. Prof. Dr. İlyas Kemaloğlu’nun çalışmalarının büyük bir kısmı, Altın Orda, Tatar hanlıkları, Rusya tarihi, Türk-Rus münasebetleri ve günümüz Avrasya coğrafyasındaki güncel gelişmeler ile ilgilidir. Telif, çeviri ve edit olmak üzere kırka yakın kitap çalışması, hakemli dergilerle popüler siyaset ve tarih içerikli dergilerde de çok sayıda makalesi yayımlanmıştır. Altın Orda’ya dair çalışmaları, Türkiye’de konuyla ilgili önemli boşluğu doldurmuştur. İlyas Kemaloğlu, Ötemiş Hacı’nın Çengiznamesi, Velyaminov Zernov’un Kırım hanlarına ait yarlıklarını, Altın Orda hanlarının yarlıklarını, Galstyan’ın Moğollara dair Ermeni kaynaklarını da Türkçeye kazandırarak Türkiye’de Altın Orda ve Hanlıklar Tarihi araştırmalarına önemli katkıda bulundu. Kazan’da faaliyet gösteren Altın Orda Araştırmaları Merkezi danışmanlığı yapan Kemaloğlu, aynı zamanda merkezin çıkarttığı Golden Horde Review adlı derginin yayın kurulu üyesidir. Altın Orda ve Rusya: Rusya Üzerindeki Türk-Tatar Etkisi (Ötüken Yayınları, 2009) adlı çalışması, 2011’de Türk Tarih Kurumu Teşvik Ödülü’ne, 2019’da ise İlim Yayma Vakfı Sosyal Bilimler Ödülü’ne layık görüldü. Altın Orda ve hanlıklar tarihinin yanı sıra Kemaloğlu’nun Türkçeye kazandırdığı ana kaynakların başında yine farklı dönemlerde Osmanlı’ya gelen Rus diplomatlarının elçilik rapor ve hatıraları gelmektedir. Bu eserler, özellikle Osmanlı-Rus tarihinin araştırılması açısından önem arz eden kaynaklardır. Bunun dışında Kemaloğlu, Ermeni meselesi ve Sultan II. Abdülhamid dönemi ile ilgili Rus arşiv belgelerini Türkçeye tercüme ederek Türk araştırmacıların istifadesine sundu. Son çalışmalarının arasında Atlas Tartarica (2017) ve Rus Genelkurmay Belgelerinde II. Abdülhamid ve Osmanlı Ordusu (2018) gibi prestij yayınlar ile metin yazarlığı ve danışmanlığını yaptığı yedi dile tercüme edilen 13 bölümlük Türkler belgeseli (2014) yer almaktadır.