После смерти Евгения Петрова, опеку над Валентиной Леонтьевной с сыновьями взял на себя его родной брат, Валентин Катаев. К тому времени он был уже маститым советским писателем. Благодаря ему экзальтированная мадам Петрова с сыновьями и домработницами получила новое жилье. Илья и Петр росли вместе с детьми Катаева, своими двоюродными братьями и сестрами. Лето проводили на собственной даче в знаменитом писательском поселке Переделкино. И дача эта оставалась у Петровых-Катаевых до 1986-го года, пока не ушел из жизни «глава клана» Валентин Катаев.
Илья Катаев не стал литератором. Он стал композитором. И судьба его складывалась в атмосфере официальной советской культуры вполне успешно. После окончания средней школы он поступил на отделение теории музыки в Московский музыкально-педагогический институт имени Гнесиных. Закончил его в 1961-ом году. По распределению отработал два года преподавателем музыкальной школы в Благовещенске. Вернулся в Москву и четыре года — до 1966-го — преподавал музыкальные предметы в Школе-студии МХАТа. Его учениками были многие знаменитые после актеры. После до 1972-го года заведовал музыкальной частью Московского драматического театра им. Гоголя. И все это время Илья Петрович Катаев пишет классическую музыку — объемные произведения для фортепиано, для скрипки, для симфонического оркестра.
Работая завмузом в театре имени Гоголя, Илья Катаев стал членом одного из первых московских жилищных кооперативов, который назвали «Молодежь театров». Кооператив пробил место под постройку дома. И молодые радостные артисты выбрали новаторский по тем временам проект первого в Москве высотного 17-этажного каркасно-панельного дома. В марте 1969-го в нем поселилось множество настоящих и будущих знаменитостей. В небольших, но удобных квартирках стали жить да поживать Анастасия и Марианна Вертинские, Леонид Каневский и Марк Захаров, Вячеслав Шалевич и Валентина Толкунова, Юрий Саульский и Юрий Визбор, Аркадий Арканов и Татьяна Санина. Тут же поселилась и семья композитора Ильи Катаева.
Жили обитатели этого 17-этажного «теремка» небогато, но весело и дружно. Быстро перезнакомились, подружились, вместе отмечали общие и частные праздники, ходили друг к другу в гости, а то и выносили столы на площадку одного из этажей для дружеского застолья. Рассказывают, что Илья Катаев был на этих пирушкам завсегдатаем. Веселый дом быстро завоевал популярность у московских таксистов, подвозивших сюда после спектаклей жильцов или поздних гостей. Таксисты даже дали ему язвительное прозвище: «Дом «Тишина». Потому что, с одной стороны — дом стоял на оживленном перекрестке на Садовом кольце. С другой стороны — окна в доме почти постоянно светились каждую ночь. Дом, как говорится, гудел. Бурлила жизнь театральной, музыкальной, художественной богемы!
В легендарном доме «Тишина» в копании дружных творческих соседей Илья Катаев прожил больше четверти века. Здесь всегда можно было услышать новую пьесу, стихи, песню. В 1972-ом году во время одного из таких застольных «междусобойчиков» возник проект первого советского телесериала «День за днем». Художник и бард Михаил Анчаров с 14-го этажа написал сценарий, его жена Нина Попова сыграла в фильме героиню, Илья Катаев с 5-го этажа написал музыку, а спустя годы Валя Толкунова, жившая на 7-м этаже, пела с эстрады «Стою на полустаночке», самую знаковую песню фильма.
К тому времени Илья Катаев уже активно писал музыку для кино и эстрады. На начало 1970-х приходится пик его славы как мастера этого жанра. Он выступает с авторскими творческими вечерами, на которых его песни неизменно поет Валентина Толкунова. На одном из таких вечеров её услышал поэт Лев Ошанин, который в то время организовывал свой творческий вечер. Толкунова до этого момента была молодой начинающей певицей. Профессионалы знали её сильные вокальные данные, но общее признание она получила после того как исполнила в 1973-м году на телевизионном конкурсе «Песня года» ставшую после всенародно любимой композицию Ильи Катаева на стихи Михаила Анчарова «Стою на полустаночке». Так что Илью Катаева можно в какой-то мере считать «крестным отцом» эстрадной карьеры Валентины Толкуновой.
Все 1970-80-е годы Илья Катаев профессионально пишет музыку для кино. Он сотрудничает со многими известными режиссерами. Последнее крупное классическое произведение он написал в 1976-ом году. Это была комическая опера для детей «Кот в сапогах». В качестве композитора для кино он был востребован до конца 1980-х. Его музыка звучит в фильмах «Когда мне будет 54 года», «Точка возврата», «Миллион в брачной корзине» и многих других. Параллельно появлялись эстрадные песни, которые включали в репертуар самые разные исполнители. Та же Валентина Толкунова называла его лучшим другом и учителем. А еще Илья Катаев вместе с дочкой Ильфа готовил к изданию книгу неопубликованных произведений Ильфа и Петрова — в память об отце.