Iskolánk története a törökök kivonulása utáni időkre nyúlik vissza. Valószínűleg már az ezt megelőző időkben is volt oktatás, de az első bizonyítható adat 1725-re tehető. A feljegyzések szerint ekkor már volt református iskola, de a benne tanító nevét nem ismerjük. Az első név 1796-ból ismert, az I. számú tanítót Győri Józsefnek hívták. 1788-ban épült a református templom, 1805-ben új „oskolaházat” avattak a mai Deák utcai iskola helyén. Ezután már nagyon részletes és pontos adatok maradtak fenn a református iskoláról, tanítóiról, valamint a XX. századi nevelési adatokról is.
A katolikus iskola történetéről szóló írásos anyag a II. világháborúban sajnos megsemmisült. Jó okunk van feltételezni, hogy Mária Terézia tanügyi rendelete után itt is volt fejlődés, ezt egy 1841-ből való vármegyei felmérés is bizonyítja. Mivel templomuk már a 14. századtól volt a katolikusoknak, a török kivonulása után valószínűleg itt is folyamatos volt az oktatás.
A két világháború között épült a két felekezet új iskolája. Ezek közül a katolikus iskola épületét már privatizálták, tehát magántulajdonba került. A református iskola az 1920-as évek elején épült, majd a későbbiekben új épületszárnyat is kapott. Az épületet az állam a privatizáció, és a vagyon visszaigénylés után az állam megváltotta a református egyháztól, így önkormányzati tulajdonba került. Sajnos a tagozatok összevonása után kiürült az épület, jelenleg ideiglenesen a Csók István Emlékmúzeum kapott itt otthont, valamint az épület új hasznosításának előkészületei folynak. Működött állami iskola Hardon is, mely település a régi időkben Cecéhez tartozott, ma Németkérhez tartozik. A létszám a két iskolában összesen 350 fő körül mozgott. (5 tanulócsoport a reformátusoknál, 3 csoport a katolikusoknál). Felszereltségük, mint a falusi iskoláknak általában szegényes, hiányos volt, körülményeik igen mostohák voltak.
Az 1944/45-ös tanév csak 4 hónapig tartott. A front alatt mindkét iskola katonai kórház volt. A felszerelés teljes egészében megsemmisült a harcok alatt. A katonák elvonulása után társadalmi összefogással tették használhatóvá az iskola épületeit. A bútorzatot a tanulók által hozott fejőszékek, kis asztalkák, lócák alkották. Az első padokat 1947-ben hozták a falujárók. A nevelői állomány is ezen esztendőre egészült ki teljesen.
Az 1946/47 tanévre mindkét felekezet elfogadta és a gyakorlatban is bevezette a közös általános iskolát. Az alsó tagozati osztályok megmaradtak a felekezeti iskolában az 5. -8. osztályokból alakult meg a &bdquo Római Katolikus és Református Együttműködő Általános Iskola ”. Itt már szakos oktatás folyt. Ez jó előkészítése volt az 1948. évi államosításnak. Szinte ennek volt köszönhető az a tény, hogy Cecén az államosítás zökkenőmentesen ment végbe. 1954-re valamennyi tanterem új bútort kapott. Növekedett a szertári állomány, biztosítottak voltak az oktatás tárgyi feltételei. A személyi feltételek folyamatosan javultak. A szakos ellátottság 80-100 % között ingadozott a 60-as évektől.
Az iskolában az 1956-57-es tanévtől kezdve folyik a politechnika oktatás. 1961-62-től évekig működött a mezőgazdasági jellegű továbbképző iskola. 1966-ban a székesfehérvári Mezőgazdasági Technikum egy kihelyezett levelezős osztálya is végzett Cecén. 1968-ig az alsó tagozat 3 épületben működött. Ebben az évben 3 új tanteremmel, vizesblokkal, politechnikai műhellyel váltották ki az ún. katolikus iskolát, melyből varrodát alakítottak ki. 1971-től került bevezetésre a szaktantermi oktatás a felső tagozaton, amely akkor példaértékű volt a megyében. 1974. szeptember 1-jén beindult a napközis foglalkoztatás 1 csoporttal 1-3. osztályos tanulók számára. Az 1975/76. tanév kezdetére 4-re emelkedett a csoportok száma. A körzetesítés bevezetésével az 5-8. osztályos sáregresi tanulók is iskolánkhoz kerültek ebben a tanévben. Ezután fokozatosan nőtt a napközis tanulók száma. A létszámot tekintve „legszebb ” években évfolyamonként tudtunk csoportot alakítani (1985/86- tanévtől 1989/90 tanévig 8 napközis csoport működött). Jól működő és felszerelt konyhával rendelkezett az iskolai napközi. Az 1990-91-es tanévtől rohamosan csökkent a napközis létszám (5 csoport) , 1991/92-ben már csak kettő csoport, 1994/95-ben egy csoport indításához volt elegendő a beiratkozott tanulók száma. 1995/96 tanévtől megszűnt a napközi az iskolában. A megszűnés oka egyrészt: a szociálisan hátrányos helyzetű családok magas száma volt, ugyanis a szülők nem tudták fizetni a magas térítési díjakat, másrészt az új tendencia, a munkanélküliség miatt a tanulók otthoni felügyelete, ellátása biztosított.
1984. augusztus 18. nagy nap volt Cece életében. Felavatásra került az új iskola az Árpád utcában, ahol modern, kultúrált körülmények között tanulhatnak gyerekeink. Jelenleg is itt a folyik az oktató-nevelő munka. Iskolánk 1984-ben épült PEVA típusú könnyűszerkezetes épület 14 tanteremmel, valamint egy informatika szaktanteremmel. Az épülethez tartozik egy közel háromszáz négyzetméter alapterületű tornaterem, valamint egy aszfalttal borított szabadtéri kézilabdapálya is. A felső tagozaton szaktantermi rendszerrel történt a kémia, fizika, technika és a számítástechnika tantárgyak oktatása, de a tagozatok egy épületbe költözése után csak az informatika terem maradt meg szaktanteremnek. Az 1996/97. – tanévtől a számítástechnika oktatásához 11 db IBM típusú 386 és 486-os számítógépet vásároltak az önkormányzat és a szülők támogatásával, amit azóta is folyamatosan bővítünk az informatikai normatíva keretéből, valamint adományokból. A tárgyi feltételekre az a jellemző, hogy rendelkezünk az oktató-nevelő munkához szükséges alapvető eszközökkel, bár ezek egy része már elavult, de cseréjük folyamatos az anyagi lehetőségekhez mérten. Az iskolaépületben riasztó van felszerelve. A tanítási idő kezdetét és végét elektronikusan vezérelt kapcsolóóra jelzi.
Az intézményben jelenleg 1-8 évfolyamon folyik az oktatás. Az enyhe fokban eltérő értelmi képességű, sajátos nevelési igényű tanulók számára integrál oktatást biztosítunk. Külön foglalkozásokkal segítjük a hátrányos helyzetű (HH-s) és a halmozottan hátrányos helyzetű (HHH-s) tanulóinkat. Az intézmény 1975 óta fogadja a felsős sáregresi gyermekeket, 1997 szeptemberétől a szomszédos Vajta községből is járnak át felső tagozatosok. A bejáró tanulók miatt 1997/98-as tanévtől tanulószobai foglalkozásokat indítottunk.
Iskolánk 1993-ban vette fel Illyés Gyula nevét. Ekkor került felavatásra az Árpád utcai iskola parkjában a költő fehér márvány mellszobra. 2003-ban első ízben rendeztük meg hagyományteremtő szándékkal az „ Illyés Napokat ”, melynek mesemondóversenye immár évek óta nagyon népszerű a környező települések diákjai körében is. A 2003/2004-es tanévtől újra indítottunk 2 napközis csoportot. Ebben a tanévben csatlakoztunk a Violin Művészeti Alapiskolához, így öt művészeti ágban indult be a képzés intézményünkben is (modern tánc, kézművesség-festészet, zongora, dráma és néptánc). Az oktatás színvonalának emelése érdekében több kolléga tehetséggondozó, felzárkóztató szakkört indított, nem várva érte anyagi juttatást. Sajnos a gyermeklétszámok alakulása, valamint az anyagi lehetőségek beszűkülése ismét változásokat hoztak. 2006-ban megszűnt a korábbi két telephelyes oktatás, az alsó tagozatosok is beköltöztek az Árpád úti épületbe. Ugyanebben az évben iskolafenntartói társulást kötött a cecei, vajtai és sáregresi önkormányzat. Előbb a vajtai iskola, majd a sáregresi tagintézmény is megszűnt, ami a vajtai és sáregresi alsós gyerekek hozzánk érkezését is jelentette. Az önkormányzat, a Sárbogárdi Kistérségi Társulás keretében a vidéki gyerekeink utaztatását egy modern, minden igényt kielégítő iskolabusszal oldotta meg, ami reggel és a tanítás után szállítja a nebulókat lakóhelyükről, és lakóhelyükre.
2008-ban, a fenntartók együttműködésének köszönhetően iskolatársulás jött létre az alapi Arany László Általános Iskolával, mely intézmény jelenleg a Cecei Általános Iskola tagiskolája.