Выпускник магнитогорской школы хоккея. В сезоне 2016/17 дебютировал за «Металлург» U-16. В следующем году защитник в составе команды U-17 набрал 19 (8+11) очков в 36 играх. С сезона 2018/19 Илья стал игроком «Стальных Лисов», где провёл два сезона и отметился шестью передачами за 82 встречи.

С сезона 2020/21 Николаев стал привлекаться к играм за команду мастеров «Металлург», проведя за основную команду 34 матча (0+3). Первый балл в КХЛ защитник заработал 23 октября 2020 года в игре против «Северстали».