1873-ban született Székesfehérváron Kiche Ilka néven zsidó, polgári kereskedőcsaládba. Fiatalkorában iparművészetet tanult. Miután férjhez ment Révai Oszkár jómódú kereskedőhöz, 1893-ban Budapestre költöztek. Ebben az időszakban fejlődött Budapest modern metropolisszá és a kulturálisan pezsgő légkörben kezdte Révai Ilka fotózni a kor embereit. Szerepelt a Thália Társaság progresszív színházi előadásaiban, kísérletező személyiségű fotóművészként foglalkozott a fotográfia technikai és elméleti kérdéseivel, emellett a fotózás szociális oldala is foglalkoztatta.
Férjével sok éven keresztül próbálkoznak családalapítással, és 1905-ben végre megszületett lányuk, Éva, aki Ilkának élete végéig meghatározó emberi kapcsolata, múzsája, alkotótársa, támasza lett. Miután a férj, Oszkár 1908-ban meghalt, Révai Ilkának saját lábra kellett állnia és elindult az alkotói pályáján. 1909-ben először Németországba költöznek Évával, hogy kitanulja a fényképészet technikai hátterét, majd 1911-ben a dél-tiroli Meránban telepednek le, ahol portréfotózásból élnek.
Az első világháború kitörésekor hazatértek Budapestre és ekkortól kezd kibontakozni Révai Ilka formabontó művészi stílusa. Elhagyta a fotóművészekre addig jellemző beállított, teátrális kompozíciókat, a képein megjelenő embereket póz nélkül ábrázolta. Jellegzetessége volt, hogy portréit egészen közelről készítette, alanyainak arca többnyire kitöltötte a képet, ami teljesen újszerűnek számított a múlt század húszas éveiben. Legismertebb alkotása az 1917-ben készült Kassák-portré. Ezen az ikonikus fotón Kassák mint gondolkodó jelenik meg, ennek kiemelése érdekében Révai Ilka Kassák jellegzetes magas homlokára helyezte a hangsúlyt.
Az 1910-es években többször fényképezte Kassák Lajost és az 1919-es "demonstratív fénykép-portré" kiállításán is szerepeltette. Révai Ilka hivatalosan
nem tartozott a Kassák által vezetett Ma köréhez, ám ez az 1919-es első és egyetlen önálló kiállítása a folyóirat egykori galériájában került megrendezésre, ami egyedülálló teljesítmény volt a korszakban. A kiállítást Kassák Lajos nyitotta meg.
A Tanácsköztársaság bukása után koholt vádak alapján meghurcolták, hosszabb időre vizsgálati fogságba került. 1920-21-ben fényképezést oktatott munkásfiataloknak, műtárgy- és portréfotókat készített. 1921-ben csoportos kiállításon szerepelt.
1927-ben lánya után Párizsba utaziott, ahol a pezsgő emigráns magyar szellemi és művészkörökkel ápolt aktív kapcsolatot és folytatta a fotózást. Ebből az időszakból maradt fenn André Kertész több fotója is Ilkáról és Éváról párizsi otthonukban.
Az 1920-as években Révai Éva ékszereivel és iparművészeti tárgyaival tört be a francia divatiparba. Nagynevű divatházaktól kapott megbízást, mint például Coco Chanel vagy Christian Dior.
Az aktív és nyugodt párizsi életnek, szuverén alkotói tevékenységnek a második világháború kitörése vetett véget. Révai Ilka 1943-ban lánya nélkül visszaköltözött Budapestre és élete a pesti gettóban ért véget 1945-ben. Hiába volt forradalmi a művészete a realista portréfényképezés területén, életművének nagy része megsemmisült.