По свидетельству очевидцев, в течение пяти дней келья и храм были наполнены благоуханием, исходившим от гроба почившего. Останки старца в простом, устроенном им самим гробу были погребены в выкопанной им же пещере в ограде Димитриевской церкви. Вскоре над захоронением была поставлена деревянная часовня, а затем на средства троекуровского помещика Владимира Артемьевича Раевского (племянника И.И. Раевского) – деревянная церковь в честь Владимирской иконы Божьей Матери с приделом во имя Илариона Великого. В правой стороне храма сохранялась пещера, которую старец своими руками приготовил для упокоения. Спустившись на пять ступеней вниз, можно было увидеть резную гробницу с чеканным изображением Илариона. В день кончины старца к месту погребения собиралось множество паломников из Тамбовской и соседних губерний. В годы гонений на РПЦ народное почитание затворника продолжалось. В 1993 г. местные жители создали приходскую общину при сохранившемся Михайло-Архангельском храме обители, решением Синода от 6 октября 2003 г. монастырь был открыт. 13 июля 1999 г. состоялось обретение мощей Илариона, прославленного в Соборах святых Рязанской, Тамбовской, Липецкой и Воронежской епархий. Мощи перенесены в Михайло-Архангельский храм, где они покоятся в специально устроенной раке. Епархиальная комиссия по канонизации святых Липецкой епархии готовит материалы к общецерковному прославлению Илариона. На надгробии Илариона в церкви в честь Владимирской иконы Божьей Матери Троекуровского монастыря помещалось его серебряное чеканное изображение, выполненное по заказу П.А. Уваровой и А.А. Шишковой; над гробницей находился ростовой портрет святого. Сохранился прижизненный поясной портрет Илариона 1828 г. (Елецкий краеведческий музей), представляющий подвижника вполоборота влево, в светлой рубахе (или халате) с голубым поясом и со стоящим воротником, правая рука поднята к груди, левая с чётками у пояса. У него редкая, сужающаяся книзу борода средней длины и русые, немного вьющиеся волосы, разделённые на прямой пробор и ниспадающие на плечи. Облик Илариона соответствует описанию его внешности: «...Черты лица… тонкие, правильные, глаза тёмно-голубые, нос с небольшою горбинкой». Иконографию живописного портрета точно повторяет литография 1913 г., отпечатанная в Синодальной типографии (экземпляр из собрания Румянцевского музея в Российской государственной библиотеке), как полагают исследователи, на основе более раннего листа – третьей четверти XIX в. (Исторический музей). Иларион показан седым, внизу краткие биографические сведения. Существовали и другие варианты эстампа. Исследователям известно небольшое, необычное по иконографии полнофигурное изображение Илариона в гробу (в «обратной» перспективе, на холсте) – в белой рубахе, со сложенными на груди руками с чётками (после 1853 г., Егорьевский историко-художественный музей). Кроме того, портреты Илариона упоминаются в описаниях его чудес и исцелений. Изображение Илариона находилось в ряду портретов других подвижников в приёмной комнате Макария Оптинского. Некоторые почитатели затворника носили с собой его небольшие «портретики». По мнению исследователей, в начале XX в. в Троекуровской обители были и иконописные образы Илариона. Сохранились образцы монастырских изделий для паломников – памятная кружка с поясным изображением Илариона. Возле раки с мощами Илариона в Троекуровском монастыре помещена его современная икона в живописной стилистике – святой написан в рост, вполоборота влево, на фоне Троекуровского монастыря, в тёмной рясе (халате) с препоясанием, правая рука на груди, в левой чётки (как и на портретах), вверху слева – Владимирская икона Божьей Матери. Иларион представлен также на иконах Троекуровских чудотворцев (около 2005 г., Троекуровский монастырь), в составе Соборов святых Воронежской и других епархий.