Г.А. Ильинский высказал гипотезу, что кириллица была составлена Константином Преславским после Преславского собора 893 г. по заказу болгарского князя Симеона (893–927 гг., с 919 г. – царь) с целью замены глаголицы («Где, когда, кем и с какой целью глаголица была заменена «кириллицей»?» 1931 г.). Изучал аутентичность и содержание письма папы Адриана II правителям западных славянских племён Ростиславу, Святополку и Коцелу согласно тексту «Похвального слова Кириллу и Мефодию» («О грамоте папы Адриана II в Похвальном слове Кириллу и Мефодию». 1921 г.). Первым издал текст «Написания о правой вере», составленного равноапостольным Кириллом, по самому раннему известному его списку в Лаврентьевском сборнике 1348 г. («”Написание о правой вере” Константина Философа». 1925 г.). Специальные исследования Г.А. Ильинский посвятил Клименту Охридскому, Храбру Черноризцу и др. Интересовался судьбой первых переводов на славянский язык, историей возникновения скрипториев и школ. Результатом многолетних исследований Г.А. Ильинским литературы по кирилло-мефодиевской тематике, а также ведения рубрики по византийско-славянским литературным отношениям в журнале «Византийский временник» стал «Опыт систематической кирилло-мефодиевской библиографии» (1934 г.), в который вошло 3385 библиографических справок. Несмотря на пропуски и недостатки издания, оно до сих пор представляет собой ценнейший справочник по литературе, посвящённой кирилло-мефодиевской проблематике, от зарождения и до 1933 г. Помимо обзора библиографии Г.А. Ильинский готовил каталог-библиографию известных болгарских рукописей с XII по XVIII вв. (не издан), в котором намеревался предложить точную классификацию древнеболгарских и среднеболгарских памятников, обогащённую статистическими сведениями и библиографией. Г.А. Ильинский подготовил ряд изданий древнеболгарских и среднеболгарских памятников: Листки Ундольского XI в., отрывок среднеболгарской Служебной Минеи XII–XIII вв., Софийский Октоих XIII в., Минею Григоровича в отрывках XIII в., грамоту бана Кулина, Македонский кириллический листок XI–XII вв., Копитарову триодь XIII в., Сверлижские отрывки (1279 г.), Мануйловский Апостол XIII в., Македонский глаголический листок XI в., Слепченский Апостол XII в., Охридские листки XI в., отрывок Златоструя из собрания Афанасия Фёдоровича Бычкова XI в., Погодинские кирилловско-глаголические листки и др. Г.А. Ильинский опубликовал несколько описаний славянских рукописей, которые содержат данные по ранее неизвестным сборникам: коллекции Стефана Верковича в Загребе (1904 г.), коллекции Варфоломея Копитара в Любляне (1904 г.), Полихрония Агапиевича Сырку в Санкт-Петербурге (1908 г.), Зографского монастыря (1908 г.).