Ilmarinen esiintyy yli puolessa Kalevalan runoista.
Sampo: Kalevalan runot 1, 7, 10, 15, 18–19, 38–39, 42–43, 45, 50. (SKS) >

Siitä seppo Ilmarinen,
takoja iän-ikuinen,
takoa taputtelevi,
lyöä lynnähyttelevi.
Takoi sammon taitavasti:
laitahan on jauhomyllyn,
toisehen on suolamyllyn,
rahamyllyn kolmantehen.

(Kalevalan 10. runo, säkeet 409–416)

Pohjolan emäntä Louhi lupaa tyttärensä sille, joka takoo hänelle sammon, joka jauhaisi rahaa, suolaa ja viljaa. Väinämöinen lähettää seppä Ilmarisen Pohjolaan tekemään työn puolestaan. Sammon valmistuttua Väinämöinen kosii Pohjolan neitoa, mutta tämä lupautuukin sammon takojalle vaimoksi.

Suuria häitä vietetään, ja neidosta tulee Ilmarisen emäntä. Myöhemmin tämä joutuu vihoihin Ilmarisen orjan Kullervon kanssa, ja kuolee lopulta Kullervon koston uhrina. Vaimoaan kaipaava Ilmarinen takoo itselleen kultaisen naisen, mutta toteaa metallisen morsiamensa kylmäksi ja kelvottomaksi. Elävän vaimon saadakseen hän lähtee Pohjolaan ja ryöstää vaimonsa sisaren itselleen. Matkalla kotiin Pohjolan nuorempi tytär kiusaa Ilmarista niin pahasti, että tämä loitsii uuden naisensa lokiksi.

Myöhemmin Väinämöinen, Ilmarinen ja Lemminkäinen kuulevat, että sampo on tehnyt Pohjolasta rikkaan. He lähtevät veneellä Pohjolaan ja pyytävät osuutta sammosta, mutta Louhi ei suostu. Väinämöinen nukuttaa Pohjolan kansan kanteleensoitolla, jolloin Kalevalan väki ryöstää sammon ja lähtee kotimatkalle. Kun Louhi herää, hän lähettää erilaisia vastuksia ryöstäjien vaivoiksi ja lähtee viimein itse kokkolinnuksi muuntautuneena näiden perään. Seuraa taistelu, joka päättyy, kun sampo paiskautuu mereen ja hajoaa. Sen murusia ajelehtii Kalevalan rannoille rikkaudeksi, Louhelle jää pelkkä kansi.

Sampoa pidetään vertauskuvana arvokkaalle asialle, joka tuottaa omistajalleen onnea, hyvinvointia ja vaurautta.