После 1917 г. коллекция Остроухова была национализирована, а сам он занял почетную должность пожизненного заведующего Музея иконописи и живописи в Москве.
Однажды с Ильей Семеновичем произошел такой случай. Он продал за 300 рублей своему дальнему родственнику и собирателю картин Д.И. Щукину большое полотно, на котором была явственно различима подпись Терборха. Это была странная аллегория в жанре пейзажа, в которой не просматривалась ни одна из черт, характерных для творческой манеры этого художника. Однако Остроухов настаивал, что это Терборх. Картина оставалась в коллекции Щукина около года, и он все более сомневался в авторстве знаменитого голландца. Наконец, отправляясь в Берлин, Дмитрий Иванович захватил эту вещь с собой и продал ее уже за 600 рублей. Каково же было огорчение Щукина, когда в одном из западноевропейских журналов по искусству он прочел, что его картину приобрел директор Гаагского музея Бредиус, а после реставрации под фальшивой подписью Терборха была обнаружена подлинная подпись Вермера Дельфтского! Картина называлась «Аллегория веры» и оценивалась экспертами в 400 тысяч марок. Вот так Илья Семенович Остроухов не распознал великого художника.
В 1906 г. сюда же переехал и жил в течение нескольких лет художник Валентин Александрович Серов (1865–1911). У Серова и Остроухова была совместная мастерская. Еще в их «холостые» годы, как пишет дочь Серова Ольга Валентиновна, «Серов и Остроухов сильно дружили… На всем протяжении двадцатишестилетней дружбы Ильей Семеновичем проявлено к папе огромное внимание, любовь и забота».
В 1950 г. в СССР были впервые изданы «Воспоминания о русских художниках» Всеволода Мамонтова, сына Саввы Мамонтова. Всеволод Мамонтов работал в ту пору хранителем музея-усадьбы «Абрамцево». Автор близко знал многих выдающихся русских художников, входящих в круг Абрамцевского кружка. Мамонтов сообщает интересный факт: Валентина Александровича Серова в семье Мамонтовых звали Антоном: «Когда родилось это имя – Антон, я не помню. В доме нашем Серов появился «Тошей», и затем уже Тошу перекрестили Антошей – Антоном. Любопытно подчеркнуть, что сам Серов никогда не протестовал против этого нового имени и как будто даже любил его, по крайней мере, в память его одного из своих сыновей назвал Антоном».
Илью Семеновича Остроухова, как вспоминает В.С. Мамонтов, звали в Абрамцеве Ильюханция. В 1880-х гг. Остроухов был постоянным гостем в Абрамцеве и своим человеком в семье Мамонтовых. В то время «он не имел положительно ничего общего с тем тучным, преисполненным