سید خلیل عالینژاد در سال ۱۳۳۶ در شهر کرمانشاه زاده شد. پدرش، سید شاهمراد عالینژاد، از تنبورنوازان شناختهشدهی منطقه بود.
وی آموزش تنبور را نزد سید نادر طاهری آغاز کرد و سپس از آموزههای سید امرالله شاهابراهیمی و درویش امیر حیاتی بهرهمند شد. در ادامه، به شاگردی استاد عابدین خادمی رسید و همزمان سرپرستی گروه «تنبورنوازان صحنه» را بر عهده گرفت.
در سال ۱۳۷۵ از دانشگاه هنر تهران در رشتهی موسیقی فارغالتحصیل شد.
سید خلیل بر ردیف موسیقی دستگاهی ایران تسلط کامل داشت. آواز را از مکتب میرزا حسین خادمی آموخت، دف را نزد نادر نادری، و تار را نزد کیخسرو پورناظری فرا گرفت.
شیوهی نوازندگی او در تار و سهتار به مکتب برومند و یوسف فروتن نزدیک بود و همواره به دقت در جملهبندی و بیان احساس شهرت داشت.
او همچنین سازساز ماهری بود و تنبور و سهتارهایی با مهر شیدا و سپس قلندر میساخت.
در دههی ۶۰ با گروه تنبور شمس همکاری کرد و تکنوازی جاودانهاش در آلبوم صدای سخن عشق (با آواز شهرام ناظری) از یادها نرفتنی است.
در دههی ۷۰ گروه باباطاهر را بنیان گذاشت که اجرای آنها در اجلاس هنرهای دینی (۱۳۷۵) با عنوان زمزمهٔ قلندری منتشر شد.
از سید خلیل آلبومهای آیینی و هنری بسیاری بر جای مانده است، از جمله:
او همچنین در مقام پژوهشگر، دو اثر مکتوب ماندگار دارد:
سید خلیل عالینژاد پس از سالها فعالیت هنری در ایران، در سال ۱۳۷۹ به سوئد مهاجرت کرد و در شهر گوتنبرگ به آموزش موسیقی پرداخت.
در ۲۷ آبان ۱۳۸۰، در محل تدریس خود در مؤسسه آموزشی ABF، به دست افراد ناشناس به قتل رسید و پیکرش به آتش کشیده شد.
درگذشت او ضایعهای بزرگ برای جامعهی موسیقی ایران و آیین یارسان بود.
