Był członkiem Komisji Językoznawstwa Polskiej Akademii Umiejętności, członkiem zwyczajnym Polskiego Towarzystwa Językoznawczego (w latach 1930–1933 wchodził w skład Zarządu PTJ), Komisji Dialektologii Ukraińskiej Akademii Nauk w Kijowie, członkiem czynnym Towarzystwa Naukowego im. Szewczenki we Lwowie, członkiem zwyczajnym Österreichische Gesellschaft für experimentelle Phonetik w Wiedniu, członkiem International Society of Experimental Phonetics w Londynie oraz Komisji dla badań zagadnień polsko-ukraińskich w Ukraińskim Instytucie Naukowym w Warszawie.
Działalność naukowa Zainteresowania naukowe Iwana Ziłyńskiego obejmowały zasadniczo dialektologię, fonetykę i fonologię gwar ukraińskich oraz języka literackiego. Badania terenowe nad żywym językiem ukraińskim rozpoczął jeszcze w czasie studiów filologicznych, głównie dzięki poznaniu norweskiego slawisty Olafa Brocha. W 1911 wziął udział w zorganizowanej przez Imperatorską Akademię Nauk w Petersburgu ekspedycji naukowej, której celem było zbadanie mowy ludu Prawobrzeżnej Ukrainy. Badań terenowych nie przerwał nawet w czasie odbywania służby wojskowej i kontynuował je jako profesor UJ. Opublikował m.in.: