ولد  في قرية الطينة  التى تقع في شمال ولاية  دارفور  بالقرب من حدود  تشاد مع  السودان  ، تلقى تعليمه الابتدائي والإعدادي في قريته الطينة ، ثم  انتقل الى عاصمة الإقليم الفاشر والتحق بمدرسة الفاشر الثانوية،  وعقب حصوله على الشهادة الثانوية التجق بكلية الطب بجامعة الجزيرة عام وعقب تخرجه من كلية الطب عام  1984 م سافر الى  المملكة العربية  السعودية للعمل فيها،  ثم  عاد منها  بعد وصول الرئيس السوداني عمر البشير إلى الحكم في منتصف عام 1989 م واختار العمل في مستشفى أم درمان

انضم خليل إبراهيم إلى  التنظيمات  الاسلامية عندما كان طالباً في المرحلة الثانوية بمدينة الفاشر  وكان معروف بميوله الاسلامية بين  طلاب المدارس الثانوية والجامعات السودانية عاد إلى الخرطوم عقب وصول الرئيس السوداني عمر البشير إلى الحكم في منتصف عام 1989.  ليعمل مع مجموعته التي استولت على السلطة،  و وخلال الفترة من ما بين عامي 1989 -  1999 كان قائدا بارزا في قوات الدفاع الشعبي التي شكلتها ثورة الإنقاذ، للجهاد على الجيش الشعبي والحركة الشعبية لتحرير السودان  وأطلق عليه لقب "أمير المجاهدين في الجنوب " بقوات  “الدبابيين”. 

وعمل   خلال تلك الفترة مع حكومة البشير وتم تعينه وزيراً للصحة في حكومة ولاية دارفور الكبرى، قبل تقسيمها إلى ثلاث ولايات، ثم وزيراً للتعليم، ونقل إلى ولاية النيل الأزرق ـ جنوب شرق السودان ـ مستشاراً في حكومة ولايتها، ونقل كذلك للعمل مع حكومة تنسيق الولايات الجنوبية وفى عام 1999 حين حدث الانشقاق في صفوف الإسلاميين بين الرئيس عمر البشير وبين  حسن الترابي، كان خليل أحد ثمانية من أبناء الحركة الإسلامية الذين انحازوا للترابي  وبحكم العلاقة الوثيقة بينهما،  كان يعول على الترابي لكي يكون منبرا في الخرطوم لمطالب  أقليم دارفور 

تولى العديد من المواقع التنظيمية داخل الجماعة  الاسلامية ومنها : 

1- وزيرالتربية والتعليم بولاية شمال دارفور.

2-  مستشارا لحكومة بحر الجبل، حتى قدّم استقالته عام 1999م

3-  وزير الصحة بشمال دارفور.

4- وزير الشئون الهندسية بولاية النيل الأزرق.

1- اعتقال يحيى بولات، وهو كادر إسلامي دارفوري انشق عن الحركة الإسلامية عام 1993 وانضم لصفوف الحركة الشعبية لتحرير السودان، بزعامة الراحل جون جارنج الجنوبية المتمردة في ذلك الوقت وقبل إستقلال جنوب السودان .

2-مهاجمة مطار مدينة الفاشر،  وتدمير العديد من  الطائرات والمنشآت به 

3- قتل العديد من رجال الشرطة والجيش والمدنيين في عدة عمليات نوعية لحركة العدل والمساواة . 

4- هاجمت قواته مدينة أم درمان إحدى أضلاع العاصمة المثلثة في مايو 2008.

5- الهجوم على ام درمان في مايو 2008م . 

عقب انشقاقه عن الرئيس السودانى عمر البشير شرع في تأسيس حركة العدل والمساواة  والتى أصدرت بيانها التأسيسي في عام 2001،  وبدأت   في فبراير 2003 نشاطها العسكري إلى جانب حركة تحرير السودان   باعتبارها حركة  ذات توجه إسلامي، وتركز معظم أنصارها من القبائل الإفريقية، خاصة الزغاوة المؤسسين للحركة  ، ثم السنار والمساليت.

وتعد حركة العدل والمساواة  ثاني أهم تشكيلة سياسية عسكرية في دارفور بعد حركة تحرير السودان، و تتهم العدل والمساواة حكومة الخرطوم بالانحياز إلى القبائل العربية في دارفور، وإهمال تنمية الإقليم، فضلا عن اتهامها برعاية وتسليح ميليشيات "الجنجويد" العربية التي تقوم بأعمال نهب مسلح في دارفور.

 وفى عامى  2003  و2004م  وقع مع الحكومة السودانية العديد من الاتفاقات التي سرعان ما أنهارت  وفي مايو 2006 وقعت الحكومة السودانية وجناح مينو أركوا ميناوي بحركة تحرير السودان اتفاقية أبوجا للسلام في دارفور،  لكن خليل إبراهيم رفض الانضمام للاتفاقية، معتبرا أنها لا تلبي مطالب حركته،  وتكتلت حركة العدل والمساواة مع الحركات الأخرى الرافضة لاتفاق أبوجا في "الجبهة الوطنية للخلاص" المناهضة للخرطوم وقام بعدها بالهروب الى تشاد  فطلب البشير من الانتربول القبض علي الدكتور خليل ابراهيم لمحاكمته في الخرطوم  باعتباره مجرم هارب من العدالة  وفى  19 إبريل 2010 احتجز لمدة 17 ساعة  بمطار انجمينا في  تشاد عندما كان قادمأ من طرابلس ، في طريقه إلى دارفور ، وتم ترحيله الى  طرابلس في نفس اليوم  ،  التى اعتقل فيها  ، بدعوى عدم السماح لهم بالقيام بأعمال عدائية ضد نظام البشير  وظل معتقلا سياسيا في طرابلس ، في غرفة بسيطة ، لأكثر من 17 شهرا ( من يوم الأربعاء 19 ابريل الي يوم الأثنين 12 سبتمبر 2011 ) ، وغير مسموح له بالتحرك والخروج إلا لصلاة الجمعة ، برفقة رجال الأمن الليبيين ، والعودة تحت الحراسة الأمنية المشددة ، إلى غرفته  وعقب قيام ثورة 17فبراير في ليبيا  نجحت قوات حركة العدل والمساواة في  تهريب خليل من طرابلس إلى دارفور  وتحديدا  في منطقة أم جرهمان في شمال دارفور ، يوم الأثنين 12 سبتمبر 2011 

له العديد من المقولات التى تلخص مطالب حركة العدل والمساواة منها : 

" حركتنا ليست انفصالية، ونطالب فقط بتوزيع عادل للسلطات والثروات، وليست لدينا مشكلة دين فنحن مسلمون، وليست لدينا مشكلة هوية ولا قضية عنصرية، قضيتنا هي قسمة السلطة والثروة بعدالة ومساواة "

"نطالب بالانفصال  عن الخرطوم  إذا لم نتوصل إلى اتفاق"

"حدود دارفور تشمل أم درمان ودنقلا وكوستي والحدود المصرية".

"أن لشعب دارفور مطالب متواضعة وموضوعية لا هامش للتنازل عنها وهي: حكم ذاتي إقليمي، ونائب لرئيس الجمهورية من أهل دارفور، ومشاركة في السلطة بحجم سكان الإقليم على مستوى القطر كله، وإذا لم يكن رئيس الجمهورية من دارفور، يكون محافظ العاصمة القومية من أبناء الإقليم" 

من أبرز مؤلفاته  كتاب  "الكتاب الأسود"  وتم توزيعه سرا، ولم يكن يحمل اسم مؤلفه في  عام 1999م عام انشقاقه على البشير ويحتوي الكتاب على تقويم عرقي للوظائف والمناصب العليا بالسودان، واتهامات بأن مجموعة سكانية صغيرة تسيطر على البلد، وأن سكان أغلب المناطق، وعلى رأسها دارفور، مهمشون وإن 800 من أصل 887 وظيفة حينها يشغلها موظفون شماليون  وقد اتُهم الترابي وأنصاره بتأليف الكتاب حتى أكد خليل أنه هو من أصدره.

في يوم الجمعة الموافق 23 ديسمبر 2011 ، وفي تمام الساعة الثالثة صباحا   تم  قتله  في منطقة أم جرهمان ، في شمال دارفور ودفن   في قرية الطينة  مسقط رأسه . 

   وتضاربت الروايات حول مقتله  ويمكن تلخيصها في  روايتين رئيسيتين:

اﻷولى: أنه  أصيب في إشتباكات تمت بين قوات الحركة والقوات الحكومية قرب منطقة ود بندة في الحدود بين شمال كردفان وشمال دارفور ومات هو لاحقاً متأثراً بجراحه.

الثانية:  وهي اﻷرجح  أن طائرة قامت ليلاً بقصف الخيمة التي يعسكر فيها أو العربة التي كان يستقلها  مع قواته قرب منطقة ود بندة، وأن القصف إستهدفه هو فقط دون بقية العربات المتواجدة بالموقع .