Доктор медицинских наук, профессор Л. В. Ильина-Маркосян с 1967 по 1973 год возглавляла кафедру ортопедической стоматологии ЦОЛИУ врачей.
В 1946 г. Л. В. Ильина-Маркосян защитила кандидатскую диссертацию «Зубное протезирование как фактор, способствующий правильному развитию ребенка», а в 1962 г. – докторскую диссертацию «Значение раннего ортопедического лечения для предупреждения стойких деформаций прикуса и лица». Обе диссертации представляли собой новое направление в ортопедической стоматологии, основанное на тесной взаимосвязи двух ее разделов – ортодонтии и зубного протезирования. Материалы докторской диссертации свидетельствуют о пользе ортодонтического лечения в любом возрасте – как в раннем детском, так и в зрелом и даже пожилом.
По мнению Л. В. Ильиной-Маркосян, протезы, применяемые в детской клинике, имеют особенности, обусловленные их назначением: необходимостью поддерживать артикуляционное равновесие и предупреждать деформации прикуса и зубочелюстной системы. В то же время протезы не должны препятствовать росту челюстей и зубных дуг, заканчивающемуся вместе с общим развитием организма. При протезировании зубов у детей Л. В. Ильина-Маркосян рекомендовала несъемные аппараты и другие конструкции.
Л. В. Ильина-Маркосян одна из первых поставила вопрос о необходимости участия ортодонтов в диспансеризации, систематическом комплексном, в том числе ортопедическом и логопедическом, лечении детей с врожденной расщелиной неба со времени их рождения до совершеннолетия. Руководство Л. В. Ильиной-Маркосян «Зубное и челюстное протезирование у детей» (1951) было издано на польском (1952) и немецком языках (1956).
В 1958 г. в работе «Ортопедическое лечение детей при врожденных расщелинах неба» Л. В. Ильина-Маркосян предложила обтуратор для лечения врожденных расщелин неба, который может одновременно служить и расширяющим ортодонтическим аппаратом. Представляют большой интерес работы Л. В. Ильина-Маркосян «Перекрестный прикус с боковым смещением нижней челюсти» (1959). «Морфологические изменения структуры челюстных костей при рахите» (1961), «О необходимости учитывать нарушение мышечного равновесия в процессе ортопедического лечения больных» (1966), «Зависимость эффективности протезирования беззубых челюстей от функционального состояния мышц околоротовой области и языка» (1966).
Л. В. Ильина-Маркосян была почетным членом правления Всесоюзного и Болгарского научных обществ стоматологов, Харьковского и Челябинского областных стоматологических обществ, почетным профессором ЦОЛИУ врачей. Она автор 145 научных работ, автор и соавтор учебника и справочника по стоматологии, нескольких руководств и монографий. Под ее руководством защищены 2 докторские и 28 кандидатских диссертаций. Л. В. Ильина-Маркосян награждена медалями Советского Союза.