Будущий градоначальник родился в Нижнекамске, вырос в рабочей семье: отец работал инженером, мать — медсестрой. В 1992 году окончил Казанский государственный университет по специальности правоведение, кандидат юридических наук.
Трудовая деятельность Ильсура Метшина связана с муниципальной службой и началась в 1993 году в администрации Советского района Казани. В 1995-м году его назначили на должность руководителя аппарата администрации Советского района.
Через два года он занял пост первого заместителя главы администрации Вахитовского района — префекта территории «Казанский посад». С 1998 по 2005 год Ильсур Метшин возглавлял администрацию Нижнекамского района и Нижнекамска. В качестве основного приоритета работы на посту мэра Нижнекамска он определил повышение комфорта и качества жизни горожан — до 90% расходов городского бюджета имели социальную направленность.
В ноябре 2005-го Ильсур Метшин возглавил администрацию Казани, в январе следующего года стал руководителем горисполкома, а в марте был избран главой муниципального образования. Мэром Казани его переизбирали трижды — в 2010, 2015 и 2020 годах.
Ильсур Метшин также принимает активное участие в работе таких международных организаций, как Лига исторических городов, Всемирная Ассоциация Metropolis, международная неправительственная организация «Азиатский форум мэров», Организация городов Всемирного наследия, Международная Ассамблея столиц и крупных городов, координационный совет Миланского пакта городской продовольственной политики и многих других.
С 2006 года градоначальник возглавляет Евразийское региональное отделение Всемирной организации «Объединенные города и местные власти», штаб-квартира которого находится в Казани.
