Catalin Ilea studierte u.a. mit Dimitrie Dinicu, Enrico Mainardi und Pierre Fournier. Vier internationale erste Preise eröffneten seine Solokarriere, die zur Zusammenarbeit mit Orchestern wie der Bukarester Philharmonie George Enescu, dem Orchester des Bukarester Rundfunks, der Staatskapelle und dem Deutschen Symphonieorchester Berlin, Tonkünstler Wien, NDR Hannover, LA-Philharmonic auf vielen Bühnen Europas, Nordamerikas und Asiens führte und mit insgesamt 8 Presse-, Staats-, Publikums- und Kulturauszeichnungen im In- und Ausland gewürdigt wurde, darunter den rumänischen Orden Pour le Mérite im Kommandeursrang. Er ist Gast internationaler Festivals wie „Bruckner“ Linz, „Flandern-Festival“, „Warschauer Herbst“, „Kölner Musiktage“, "Messiaen" Avignon, der UNO-Sonderkonzerte New York, „Musiksommer Israel“ und „Rundfunkfestspiele Shanghai“. Aufnahmen für Funk und Fernsehen sowie über 40 LPs und CDs bei verschiedenen Labels (Electrecord, EMI, EMS, Olympia, OWM) liegen vor, darunter die Konzerte von Haydn, Schumann, Offenbach, d’Albert, Enescu, Vieru, Berger und die Suiten und Sonaten von Bach, Brahms und Enescu. Er ist Gründungsmitglied des Ensembles „Musica Nova“, war langjähriges Mitglied des Trio Bukarest zusammen mit Valentin und Stefan Gheorghiu und des Sharon-Quartetts und verfolgt weiterhin eine rege kammermusikalische Aktivität als Mitglied es Amati-Ensembles. 1994 wurde Catalin Ilea Professor der Universität der Künste Berlin. Er gibt Meisterkurse in Deutschland, Belgien, Italien, Polen, Südkorea und ist Mitglied verschiedener Jurys in Wettbewerben wie „Casals“ (Spanien) oder „Brahms“ (Österreich); Absolventen seiner Klasse sind Solisten wie Gabriel Schwabe und besetzen führende Positionen bei den renommierten Orchestern wie Orchester des Rumänischen Rundfunks und den Berliner, Münchner und Wiener Philharmonikern.