As duas formas ilusão e desilusão estão corretas, contudo seus significados são diferentes; são antônimos.

Ou seja, ambas as palavras são válidas, devendo, no entanto, ser usadas em diferentes situações.

Ilusão significa errada interpretação de um fato; engano dos sentidos ou da inteligência; sonho, devaneio; fantasia.

É uma ilusão achar que tudo irá decorrer como planeado.
Embrulhamo-nos na ilusão do sucesso material.

Desilusão é o antônimo de ilusão – significa a perda da ilusão; desengano; deceção; sentimento de frustração, desapontamento.

Aquele espetáculo foi uma desilusão.
És uma amarga desilusão para mim.


Referências

Ilusão advém do latim ilusio.
Desilusão advém do da construção des + ilusão.