محسن خلیلی در پنجم تیرماه سال ۱۳۰۸ در تهران بدنیا آمد. وی فرزند سوم خانواده ای با نه فرزند بود. پدرش محمود خلیلی، کارخانه برق دولتی اشکودا را با همکاری چکسلواکی برای تأمین برق تهران تأسیس کرد. محسن خلیلی دوران ابتدایی را در مدرسه ۱۵ بهمن آغاز نمود و تا سیکل اول متوسطه در مدرسه شاهپور تجریش درس خواند و بعد دوره دبیرستان را دبیرستان‌های ایرانشهر و البرز گذراند. در سال ۱۳۲۸ وارد دانشکده فنی دانشگاه تهران شد و در سال ۱۳۳۲ در رشته الکترومکانیک فارغ التحصیل شد . دوران دانشجویی او مصادف با ملی شدن صنعت نفت بود. او می‌گوید: در روز کودتا علیه مصدق، در محل کوی دانشگاه در امیرآباد بود که صدای انفجار و شلوغی را شنید و به سمت خانه مصدق حرکت کرد. وقتی به خانه مصدق رسید عده ای مشغول غارت خانه مصدق بودند و او از دیدن این وضع بشدت منقلب می‌شود : من گریه کنان از خیابان کاخ به خیابان دربند کوچه خلیلی خودم را رساندم. این مسیر شاید سه ساعت طول کشید. من با خود بسیار فکر کردم. از خودم پرسیدم محسن آیا کسانی که منزل مصدق را غارت می‌کردند آمریکایی بودند؟ پاسخ منفی بود. تمام آنان هم وطنان نا بخرد خودمان بودند. او می‌گوید که از دیدن این وضعیت درسی بزرگ آموختم، اینکه مردم گرسنه و دچار فقر فرهنگی و غیر متشکل و پراکنده قابل اتکا نیستند و نمی‌توان با آنان جریانی پایدار برای توسعه و پیشرفت کشور شکل داد و کشور را ساخت. لذا بر این اساس صنعتی کردن کشور و کار آفرینی که زیربنای آن آموزش و توسعه فرهنگی است را مکتب و مرام خود قرار دادم . 

در سال ۱۳۳۲ پدرش محمود خلیلی از وی درخواست کرد که آیا حاضراست با او در زمینه استفاده از گاز مایع حاصل از پالایش نفت همکاری کند. محسن خلیلی پذیرفت و کار آغاز شد. پدرش در مطالعه تأسیس کارخانه سیمان در خوزستان، دیده بود که گازهای حاصله از چاه‌های نفت می سوزد و برای همین این پیشنهاد را داد. محسن خلیلی در دوران تحصیل به رسم بازدید علمی از پالایشگاه آبادان دیدن کرده بود و این موضوع را می‌شناخت. نوزده مرداد ۱۳۳۲ با مشارکت یک شریک بوتان تأسیس شد و پدر و پسر برای تحقیق و سفارش تجهیزات اولیه مورد نیاز برای استفاده از گاز مایع در مصارف خانگی و صنعتی و مطالعه بیشتر راهی سفر اروپا و آمریکا شدند و بعد از تحقیقاتی یک ساله، کار توزیع و مصرف گاز مایع را شروع کردند. محسن خلیلی بخش عمده ای از فعالیت‌های خود را به توسعه و تقویت نهادهای صنفی و صنعتی اختصاص داده است. او پیش از انقلاب، در خرداد سال ۱۳۴۷ سندیکای شرکت‌های توزیع‌کننده گاز را با همکاری سه شرکت دیگر تشکیل داد که اکنون به عنوان انجمن صنفی کارفرمایان توزیع کننده گاز مایع ایران فعالیت می‌کند.خلیلی می‌گوید که به دنبال اشاعه فرهنگ صنعتی بودم و ابزار مناسب این کار را یارگیری از صنعتگران کشور می‌دانستم. بر این باور بوده‌ام که با استفاده از خرد جمعی در حل مشکلات اقتصادی و صنعتی کشور می‌توان به نتیجه رسید. از آنجا که راه صنعتی شدن هموار نبود، در طول فعالیت‌های صنعتی‌ام تشکل‌گرایی و استفاده از خرد جمعی و تعامل با دولت را برگزیدم و دریافتم که خردجمعی می‌تواند تفاهم، همدلی و همکاری بخش خصوصی با دولت را تقویت نماید. در سال ۱۳۵۲ به عضویت سندیکای لوازم خانگی درآمد و عضو هیات مدیره آن شد که اکنون با عنوان انجمن صنایع لوازم خانگی ایران فعالیت می‌کند.

بعد از آن، در روزهای پرالتهاب بعد از انقلاب ۱۳۵۷ ایران، در حالی که بحث مصادره شرکت‌های بزرگ صنعتی داغ بود، محسن خلیلی به همراه گروهی پانزده نفره از صاحبان صنایع، انجمن مدیران صنایع را در اسفند ۱۳۵۹ بنیان نهادند تا با حفظ سرمایه‌های ملی بخش خصوصی، از آسیب‌های ملی شدن کم کنند و واحدهای تولیدی صنعتی را به تلاش برای حفظ و بقا امیدوار سازند. انجمن مدیران صنایع از اولین تشکل‌های صنعتی بعد از انقلاب است که توانست با همکاری کارشناسان اقتصادی و صنعتی، وضعیت صنعت کشور را بررسی و به عنوان بازوی مشورتی دولت عمل کند. اکنون با بیش از ۲۵۰۰ عضو به فعالیت خود ادامه می‌دهد.این تشکل صنعتی توانسته بیشتر از ۸۰ هزار صفحه کار کارشناسی تهیه و آن را در اختیار دولت و دیگر نهادهای نیازمند قرار دهد. خلیلی در سال‌های بعد از انقلاب از اعضای فعال اتاق بازرگانی ایران بود اما همچنان پیگیر تشکلی بود که تشکل‌ها و انجمنهای صنعتی را زیر یک چتر گرد هم آورد. تلاش وی باعث شد تا سرانجام در مهرماه ۱۳۸۰ کنفدراسیون صنعت ایران با هدف توسعه و تقویت بخش خصوصی و تقویت تشکل گرایی و مشارکت در تصمیم سازی در سطح کلان به‌طور رسمی فعالیتش را شروع کند. این تشکل که با شرکت بیش از ۷۰ تشکل صنعتی و تولیدی فعالیتش را شروع کرده بود اکنون بیش از ۱۰۰ عضو دارد. محسن خلیلی علاوه بر تلاش برای تقویت و توسعه تشکل‌های صنعتی، در فعالیت‌های اجتماعی نیز مشارکت داشته‌است. او از بنیان‌گذاران و عضو هیات امنای مؤسسه خیریه حمایت از کودکان مبتلا به سرطان با نام اختصاری محک است که از سال ۱۳۷۰ فعالیتش را آغاز کرده‌است.

سمت‌ها

• رئیس هیئت مدیره انجمن مدیران صنایع

• رئیس هیئت مدیره کنفدراسیون صنعت ایران

• رئیس هیئت مدیره انجمن صنفی کارفرمایان توزیع‌کننده گاز مایع ایران

• رئیس هیئت مدیره انجمن صنایع لوازم خانگی

• عضو هیئت امناء صندوق تأمین اجتماعی

• عضو سابق هیئت نمایندگان اتاق بازرگانی ایران و تهران

• رئیس سابق هیئت مدیره اتاق مشترک ایران و بلژیک

• خزانه دار اتاق بازرگانی ایران – کانادا

• عضو مؤسس بانک کارآفرین