Родился в Ростове Ярославской области. После службы в Красной Армии (1919—1921) окончил Петербургский горный институт, работал в геологоразведочном тресте «Алданзолото», в 1928—1934 — в Центральном научно-исследовательском геологоразведочном институте (ЦНИГРИ). Летом 1934 Билибин и горный инженер Е. Бобин, возглавляя отдельные золотопоисковые партии, выполнили первую топографическую съемку «белого пятна» — Алдано-Юдомского междуречья. На правобережье Алдана обнаружили и проследили сравнительно короткую (100 км) и низкую цепь — Кыллахский хр., открыли и пересекли во многих пунктах почти меридиональный хр. Сетте-Дабан (длина 650 км), установив его принадлежность к Верхоянской горной стране, а восточнее выявили непосредственно примыкающее к Сетте-Дабану Юдомо-Майское нагорье. По возвращении из экспедиции Ю. Билибин стал сотрудником Всесоюзного геологического института (с 1947 — заведующий сектором металлогении); в 1950 возглавил кафедру полезных ископаемых геологического факультета Ленинградского университета.
Помимо открытия нескольких золотоносных районов на северо-востоке своими исследованиями по геологии и геоморфологии россыпей Билибин внес огромный вклад в теорию образования россыпных месторождений. Опубликованы труды по металлогении и условиям образования россыпных месторождений золота.
Именем Билибина названы минерал, древний вулкан в бассейне р. Большой Анюй, город на Чукотке.
© 2020 Арктика