او در دفاع مقدس دیدبان لشکر نصر خراسان بود و در عملیات کربلای ۵ از ناحیه پای راست مجروح و جانباز شد. دو دوره به عنوان رئیس اداره بازرسی وزارت خارجه مشغول فعالیت بوده است.

با آغاز دهه ۸۰ جلیلی به دفتر رهبر معظم انقلاب رفت و مسئولیت مدیرکل بررسی‌های جاری دفتر رهبری را بر عهده گرفت. او در این مدت نقش پایش و گزارش و پیشنهاد راهبردهای کلان در کشور در حوزه‌های مختلف به رهبر انقلاب را بر عهده داشته است. با روی کار آمدن دولت نهم، معاون اروپا و آمریکای وزارت خارجه شد و پس از آن در سال ۸۶ به دبیری شورای عالی امنیت ملی منصوب شد.

عضویت در «کمیته مبارزه با مفاسد اقتصادی» و «ستاد تدابیر ویژه اقتصادی» مستقر در دبیرخانه شورای عالی امنیت ملی و ریاست «کمیته مبارزه با تحریم» در سوابق جلیلی وجود دارد.

جلیلی در انتخابات ۹۲ شرکت کرد ولی موفقیتی بدست نیاورد. او در انتخابات سال ۹۶ نیز با حضور آیت‌الله شهید رئیسی در صحنه انتخابات، ضمن انصراف از کاندیداتوری و حمایت تمام قد از او، تمام برنامه‌های خود در دولت سایه را در اختیار وی قرار داد.

جلیلی همچنین طی این سال‌ها با احکامی از سوی رهبر انقلاب در شورای عالی امنیت ملی به عنوان نماینده رهبری، مجمع تشخیص مصلحت نظام به عنوان عضو حقیقی و شورای راهبردی روابط خارجی عضویت دارد.