Die Ilmtalstraße ist ein Straßenzug im Weimarer Ortsteil Taubach. Diese ist eine Verbindungsstraße. Sie befindet sich im namensgebenden Ilmtal. Sie beginnt an der Straße An der Schatzgrube. Sie endet nicht in Taubach, sondern geht als L 2161 weiter in Richtung Mellingen, wo sie Taubacher Straße bzw. Weimarische Straße heißt bzw. Magdala. In Richtung Weimar geht sie weiter bis Oberweimar als Taubacher Straße.
Die Ilmtalstraße ist auf der Liste der Kulturdenkmale in Taubach (Weimar) eingetragen. Das betrifft den ehemaligen Pfarrhof in der Ilmtalstraße 24 und ein Gehöft in der Ilmtalstraße 42. In der Ilmtalstraße 43 war das frühere Gemeindehaus. Dieses war auch ein Vereinshaus.
Von dieser geht der Mühlenweg ab, der zur Mühle bzw. über die Brücke zum Ilmradweg führt. Ein weiterer von dieser abgehender Straßenzug in Taubach ist der Ilmweg.