באליפות העולם שנערכה בקאזאן, רוסיה באוגוסט 2015 זכה רילוב במדליית ארד במשחה ל-200 מטר גב בשיא רוסיה חדש של 1:54.60 דקות, אחרי מיץ' לרקין מאוסטרליה (1:53.58 דקות) ורדוסלב קבנצקי מפולין (1:54.55 דקות). נוסף לכך, הוא סיים במקום שביעי במשחה ל-100 מטר גב בתוצאה של 53.23 שניות, בשלב חצי הגמר הוא קבע תוצאה של 53.14 שניות ועלה מהמקום החמישי ובמקום חמישי במשחה שליחים 4x100 מטר מעורב בתוצאה של 3:30.90 דקות, הוא שחה את סגנון הגב בתוצאה של 53.21 שניות
באולימפיאדת ריו דה ז'ניירו (2016) זכה רילוב במדליית ארד במשחה ל-200 מטר גב בשיא אירופה חדש של 1:53.97 דקות, אחרי ראיין מרפי מארצות הברית (1:53.62 דקות) ומיץ' לרקין (1:53.96 דקות). נוסף לכך, הוא סיים במקום שישי במשחה ל-100 מטר גב בתוצאה של 52.74 שניות ובמקום רביעי במשחה שליחים 4x100 מטר מעורב בתוצאה של 3:31.30 דקות, הוא שחה את סגנון הגב בתוצאה של 52.90 שניות.
באליפות העולם שנערכה בבודפשט, הונגריה באוגוסט 2017 זכה רילוב בשתי מדליות, זהב וארד. מדליית זהב במשחה ל-200 מטר גב בשיא אירופה חדש של 1:53.61 דקות, לפני ראיין מרפי (1:54.21 דקות) וג'ייקוב פלבי (1:55.06 דקות), שניהם מארצות הברית. מדליית ארד במשחה שליחים 4x100 מטר מעורב בשיא לאומי חדש של 3:29.76 דקות, אחרי ארצות הברית (3:27.91 דקות) ובריטניה (3:28.95 דקות), הוא שחה את סגנון הגב בתוצאה של 52.89 שניות.
באליפות אירופה שנערכה בגלאזגו, בריטניה באוגוסט 2018 זכה רילוב ב-4 מדליות, 2 זהב ו-2 כסף. מדליות זהב, במשחה ל-200 מטר גב בשיא אירופה חדש של 1:53.36 דקות, לפני רדוסלב קבנצקי (1:56.07 דקות) ומטאו רסטיבו מאיטליה (1:56.29 דקות) ובמשחה שליחים 4x100 מטר חופשי בתוצאה של 3:12.23 דקות, לפני איטליה (3:12.90 דקות) ופולין (3:14.20 דקות), כשחיין ראשון הוא קבע תוצאה של 48.62 שניות. מדליות כסף, במשחה ל-100 מטר גב בתוצאה של 52.74 שניות, אחרי קלימנט קולסניקוב בן ארצו שקבע שיא לאומי חדש ושיא עולם לנוער של 52.53 שניות ולפני אפוסטולוס כריסטו מיוון (53.72 שניות) ובמשחה שליחים 4x100 מטר מעורב בתוצאה של 3:32.03 דקות, אחרי בריטניה שקבעה שיא אליפות חדש של 3:30.44 דקות ולפני גרמניה (3:33.52 דקות). כשחיין ראשון הוא קבע תוצאה של 52.77 שניות ובשלב המוקדמות הוא קבע שיא אישי חדש של 52.66 שניות.
באליפות העולם שנערכה בקוואנגג'ו, דרום קוריאה ביולי2019 זכה רילוב ב-3 מדליות, 1 זהב ו-2 כסף. מדליית זהב, במשחה ל-200 מטר גב בתוצאה של 1:53.40 דקות, לפני ראיין מרפי מארצות הברית (1:54.12 דקות) ולוק גרינבנק מבריטניה (1:55.85 דקות). מדליות כסף, במשחה ל-100 מטר גב בתוצאה של 52.67 שניות, אחרי שיו ג'יאיו מסין (52.43 שניות) ולפני מיץ' לרקין מאוסטרליה (52.77 שניות) ובמשחה שליחים 4x100 מטר חופשי בתוצאה של 3:09.97 דקות, אחרי ארצות הברית שקבעה שיא אליפות חדש של 3:09.06 דקות ולפני אוסטרליה (3:11.22 דקות). כשחיין רביעי הוא קבע ב"זינוק שליחים" תוצאה של 47.02 שניות. נוסף לכך, הוא סיים במקום רביעי במשחה שליחים משולב 4x100 מטר מעורב בשיא רוסיה חדש של 3:40.78 דקות. כשחיין ראשון הוא קבע תוצאה טובה משיא אירופה של 51.97 שניות.
באולימפיאדת טוקיו (2020) זכה רילוב בשתי מדליות זהב, במשחה ל-100 מטר גב בשיא אירופה חדש של 51.98 שניות, לפני קלימנט קולסניקוב (52.00 שניות) והאלוף האולימפי היוצא ראיין מרפי (52.19 שניות) ובמשחה ל-200 מטר גב בשיא אולימפי חדש של 1:53.27 דקות, לפני ראיין מרפי (1:54.15 דקות) ולוק גרינבנק מהממלכה המאוחדת (1:54.72 דקות) ובכך השיג מדליה ראשונה בהיסטוריה לרוסיה במשחה גב. לאחר הזכייה, האשים ראיין מרפי את רילוב בשימוש בסמים.