Флаг города Усть-Илимска утвержден решением Городской Думы города Усть-Илимска от 21 июня 2006 года № 40/208. Флаг внесён в Государственный геральдический регистр РФ под № 2575. Описание флага:

"Флаг города Усть-Илимска представляет собой голубое прямоугольное полотнище с отношением ширины к длине 2:3, меньшая часть полотнища у нижнего угла со стороны свободного края выделена зеленью и отделена красно-голубым зигзагом с белыми контурами".

Обоснование символики флага города Усть-Илимска.
Флаг города Усть-Илимска разработан на основе герба, который языком символа и аллегорий отражает природные, исторические и экономические особенности города.
Символика зигзагообразной полосы на флаге многозначна:
- изображение полосы в форме повторяющей громовую стрелу – традиционного символа энергетики, показывает Усть-Илимскую ГЭС; ступенчатость фигуры дополняет символику аллегорически отображая плотину на реке Ангаре; голубая часть полотнища, указывая на водные просторы реки, подчёркивает её важность в жизни местного населения. В геральдике голубой цвет – символ красоты, благородства, духовности;
- красный цвет полосы аллегорически символизирует основу города – три ударные комсомольские стройки: Усть-Илимская ГЭС, город Усть-Илимск и Усть-Илимский ЛПК;
- образованный полосой силуэт зелёной части поля в форме ели говорит о богатой природе, окружающей город.
Зелёный цвет – символ здоровья, природы, жизненного роста, дополняет символику флага города.
Белый цвет (серебро) в геральдике – символ чистоты, искренности, совершенства, мира и взаимопонимания.
Красный цвет – символ жизненной энергии, труда, мужества, силы.
Авторская группа:
идея флага: Людмила Балахнина (Усть-Илимск), Елена Михеенкова (Усть-Илимск);
геральдическая доработка: Константин Моченов (Химки);
обоснование символики: Кирилл Переходенко (Конаково);
компьютерный дизайн: Галина Русанова (Москва)".

Использованы материалы сайта "Союза геральдистов России"