Ilse Fehling wurde am 25. April 1896 in Danzig-Langfuhr (damals: Deutsches Reich) geboren. Ihr Vater war Berufsoffizier, ihr Großvater der historisch bedeutsame Großkaufmann Hermann Wilhelm Fehling; der Regisseur Jürgen Fehling war ein entfernter Onkel. Nach dem Abschluss der Höhere Töchterschule in Lübeck absolvierte sie ab 1918 eine Ausbildung zur Kostümbildnerin an der Berliner Reimann-Schule. Daneben studierte sie 1919/20 Bildhauerei bei Walther Schmarje an der Berliner Kunstgewerbeschule.
1920 begann Fehling ein Studium am Staatlichen Bauhaus in Weimar, wo Lothar Schreyer (Theater), Paul Klee (Malerei), Gertrud Grunow (Harmonisierungslehre) und vor allem Oskar Schlemmer (Bildhauerei) zu ihren Lehrmeister*innen gehörten.

1922, noch als Studentin, konnte sie ihr Selbstporträt "Maske mit Pudel" an die Lübecker Kunsthalle unter Carl Georg Heise verkaufen. Im gleichen Jahr ließ sie eine von ihr entwickelte "Rundbühne für Marionettenspiele" patentieren. 1923 verließ Fehling die Bauhaus Kunstschule ohne Abschluss, heiratete den Wirtschaftsprüfer Henry S. Witting und zog nach Berlin, wo sie als freischaffende Bildhauerin mit eigenem Atelier zu arbeiten begann. Ihren ersten Auftrag als Bühnenbildnerin erhielt sie 1923 vom Theater am Kurfürstendamm, danach war sie Ausstatterin der Berliner Theatergruppe "Schauspielertheater". Zudem gestaltete sie Keramik für die Steingutfabrik Velten-Vordamm.

Ihre ersten Filmkostüme entwarf Ilse Fehling 1926 für Paul Czinners Historienfilm "Liebe"; von der Hauptdarstellerin Elisabeth Bergner fertigte sie zudem eine Porträtbüste an. Danach arbeitete sie erst ab Mitte der 1930er Jahre wieder fürs Kino.

Als Bildhauerin hatte Ilse Fehling ihre erste Einzelausstellung 1927 in der Galerie Fritz Gurlitt in Berlin. 1928 brachte sie eine Tochter zu Welt, im Jahr darauf wurde ihre Ehe geschieden. 1931 erhielt Fehling den Rom-Preis der Preußischen Akademie der Künste und in diesem Zusammenhang auch ein Stipendium für einen einjährigen Aufenthalt in der Villa Massimo in Rom.

Zurück in Deutschland, konnte Fehling auch nach der Machtübernahme der Nazis 1933 weiterarbeiten – nun auch immer häufiger als Kostümbildnerin für den Film. Zu ihren bekanntesten Arbeiten dieser Zeit gehören die Kostüme für Robert A. Stemmles "Der Raub der Sabinerinnen" (1936), Veit Harlans "Die Kreutzersonate" (1937), Carl Froelichs "Die Umwege des schönen Karl" (1938), Paul Verhoevens "Aus erster Ehe" und Karl Antons "Stern von Rio" (1940). 1940 wurde sie Chefausstatterin der Tobis-Europa, wo sie für den Auf- und Ausbau des Kostümfundus zuständig war; zu ihrer Optimierung des Fundus gehörte die Wiederaufbereitung bereits getragener Kostüme, für die sie sogar eine eigene Abteilung einrichtete.

Im Theaterbereich war Fehling als Bühnenbildnerin für die Münchener Kammerspiele (1941-43) und für das Thalia-Theater in Hamburg (1943/44) tätig. Aber auch als Bildhauerin blieb sie aktiv und war zum Beispiel 1943 mit einer Porträtplastik Victor de Kowas auf der Großen Deutsche Kunstausstellung in München vertreten. Nachdem ihr Berliner Atelier und ein Großteil ihrer künstlerischen Werke während des Krieges durch Bomben zerstört worden waren, zog Fehling 1946 auf ihren zweiten Wohnsitz in Rottach-Egern am Starnberger See.

Ab 1952 lebte sie in München, wo sie ein neues Atelier einrichtete. Ihre ersten Filmkostüme der Nachkriegszeit entwarf sie 1952 für das im Ersten Weltkrieg angesiedelte Liebesmelodram "Der große Zapfenstreich". In den nächsten zehn Jahren folgten sechs weitere Filme, darunter Klassiker wie Georg Jacobys "Gestatten, mein Name ist Cox" (1955), Rudolf Jugerts "Der Meineidbauer" (1956) und Alfred Vohrers Edgar-Wallace-Krimi "Das Gasthaus an der Themse" (1962) – ihre letzte Arbeit für den Film.

Parallel dazu wirkte Ilse Fehling von 1956 bis 1962 an zahlreichen Bühneninszenierungen in Köln und München mit. 1963 hatte sie in München eine Einzelausstellung in der Galerie Wolfgang Gurlitt. Ihr letztes gestalterisches Projekt war 1965 die Konzeption und Innenausstattung des Kölner Kinos Die Lupe. Danach zog sie sich in den Ruhestand zurück.

Am 25. Februar 1982 starb Ilse Fehling in München. 2014 wurde im Münchner Stadtteil Aubing eine Straße nach ihr benannt.