Самолёт разработан авиационным отделом Русско-Балтийского вагонного завода в Петербурге под руководством И. И. Сикорского. Технический персонал отдела составляли такие конструкторы как К. К. Эргант, М. Ф. Климиксеев, А. А. Серебренников, князь А. С. Кудашев, Г. П. Адлер и др. «Илья Муромец» появился в результате дальнейшего развития конструкции «Русского витязя», в ходе которого она оказалась практически полностью переработана, без существенных изменений была оставлена лишь общая схема самолета и его коробка крыльев с установленными в ряд на нижнем крыле четырьмя двигателями, фюзеляж же был принципиально новым. В результате с теми же четырьмя моторами «Аргус» в 100 л.с. новый самолёт обладал вдвое большей массой нагрузки и максимальной высотой полёта.

«Илья Муромец» стал первым в мире пассажирским самолётом. Он впервые в истории авиации был оснащён отдельным от кабины комфортабельным салоном, спальными комнатами и даже ванной с туалетом. На «Муромце» имелось отопление (выхлопными газами двигателей) и электрическое освещение. По бортам располагались выходы на крылья. Начало Первой мировой и Гражданской войны в России помешали дальнейшему развитию отечественной гражданской авиации.

Постройка первой машины завершена в октябре 1913. После испытаний на ней производили показательные полёты и установили несколько рекордов, в частности рекорд грузоподъемности: 12 декабря 1913 1100 кг (предыдущий рекорд на самолете Соммера составлял 653 кг), 12 февраля 1914 в воздух было поднято 16 человек и собака, общим весом 1290 кг. Пилотировал самолёт сам И. И. Сикорский.

Весной 1914 первого «Илью Муромца» переоборудовали в гидроплан c более мощными двигателями. В этой модификации он был принят морским ведомством и оставался крупнейшим гидропланом до 1917 года.

Второй самолёт (ИМ-Б Киевский) меньший по размеру и с более мощными двигателями 4 июня поднял на рекордную высоту в 2000 метров 10 пассажиров, 5 июня поставил рекорд продолжительности полёта (6 ч. 33 мин. 10 сек.), 16—17 июня совершил перелёт Петербург—Киев с одной посадкой. В честь этого события серия получила название киевской. В 1915—1917 выпущено ещё 3 самолёта с названием «Киевский»