Molto devoto a Maria, su cui scrisse un celebre trattato, e significativo esponente della Spagna del suo tempo, Ildefonso era discendente di una potente famiglia romana. Anche sotto i Visigoti avrebbe potuto far carriera, ma si fece monaco e divenne diacono. Fu eletto abate del monastero dei Santi Cosma e Damiano, nei pressi di Toledo. Quando il vescovo morì, nel 657, l'uomo di lettere e preghiera, cinquantenne, divenne anche uomo di governo ecclesiale nella diocesi della capitale del regno visigoto. Si districò tra difficili questioni interne e tenne testa alle pretese del re Recesvinto, che si era mosso personalmente per convincerlo a lasciare il cenobio e accettare l'elezione. Ha lasciato libri di liturgia e l'opera «De viris illustribus», una sorta di continuazione dell'enciclopedia di sant'Isidoro di Siviglia (di cui secondo la tradizione sarebbe stato allievo). Il 15 agosto del 660 la vergine gli apparve nel presbiterio della cattedrale, lodandolo e consegnandogli una preziosa veste. Morì a Toledo, di cui è patrono, nel 667.